Fiche de synthèse n°8 - Forces et interactions
une nouvelle force fondamentale : la force électrostatique. 1. Le poids et la force de Gravitation : rappels de 1ère. 1.1. La loi de la Gravitation
CHAP N°4 travail dune force et energie
Toutes les forces constantes sont conservatives : le poids. (dans un champ de pesanteur uniforme) la force électrique (dans un champ électrostatique
Correction : Indicateurs de réussite
la réaction du support ;. • son poids ;. • la force d'attraction électrostatique de la part du morceau de scotch que l'on approche portant une charge ?Q.
2/ Le travail de la force électrique dans un champ électrostatique
2/ Le travail de la force électrique dans un champ électrostatique 3/ Le travail d'une force de frottements d'intensité constante ... le poids P.
Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
Si E dérive du potentiel électrostatique V (unité: Volt) on a E = - grad(V) La particule de charge q et de masse m est soumise à la seule force ...
Introduction à lElectromagnétisme
C'est une force équivalente au poids exercé par une tonne ! 2.2.2 Champ électrostatique créé par une charge ponctuelle. Soit une charge q1 située en un
Chapitre 1
Le poids la force d'attraction gravitationnelle
Chapitre 15 Particules chargées dans des champs électrique et
Remarque : La force électrostatique entre deux particules chargées s'écrit !F = De même comparons le poids et la force magnétique subis par un électron ...
Correction des parties 1. et 2. de lexercice Les débuts de lélectron
(on néglige le poids devant la force électrostatique) est dévié vers la D'après la 2ème loi de Newton dans un référentiel galiléen
Problèmes de physique de concours corrigés – 1ère année de
relatives ((T) autour de (S) (L) autour de (T)) seront supposées quasi-circulaires. La force d'attraction gravitationnelle entre deux objets de masse M et
[PDF] Forces et champs électrostatiques 1S1 LSIRL 20192020 AAMMAA
Cette force à distance et répartie est appelée force électrostatique ou force sous l'action de son poids de la tension du fil et d'une nouvelle force
[PDF] Chapitre II Force électrostatique
L'objectif à atteindre dans ce chapitre est le calcul de la force électrostatique exercée sur une charge Q par une distribution de charges ponctuelles ou
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une nouvelle force fondamentale : la force électrostatique 1 Le poids et la force de Gravitation : rappels de 1ère 1 1 La loi de la Gravitation
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: La force électrique est proportionnelle à une constante afin d'évaluer la force électrique en newton Charles A Coulomb (1736-1806) Voici l'expression
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Détermination d'une force d'origine électrostatique La boule chargée d'une pendule électrostatique de poids = 003 est repoussée par un corps
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Certaines forces s'exercent par contact Exemple: ressort frapper dans un ballon soulever une masse 3/ Force à distance Un aimant attire ou repousse un
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2/ Le travail de la force électrique dans un champ électrostatique uniforme plan il existe un champ électrostatique uniforme E qui est le poids P
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Calculer la valeur du champ électrostatique E 2 Est-il possible de négliger le poids P de la particule devant la force électrique F ? Justifier 3
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?l ˆaR 4??R2 dl (2 15) Gabriel Cormier 5 GELE3222 Page 6 CHAPITRE 2 ´ELECTROSTATIQUE Exemple 3 Calculer la force sur une charge ponctuelle de 50µC `a
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Z numéro atomique ou nombre de charge et A nombre de masse La force électrostatique modélisant une de ces interactions vaut = 86 × 10?9
Electromagnétisme A
Particule chargée dans un champ électrique et dans un champ magnétiqueSommaire
Force de Lorentz
Travail, puissance de la force de Lorentz et énergie mécaniqueApplication: le canon à électrons
Equations horaires du mouvement d"une charge dans un champ électrique constant Applications: écran cathodique, expérience de Millikan de quantification de la charge Particule chargée dans un champ magnétique: pulsation et rayon de giration Applications: effet miroir, séparation isotopique, chambre à bulles, cyclotron, synchrotron Equations horaires du mouvement d"une charge dans un champ magnétique constantApplication: guidage des particules en mouvement
Oscillateur harmonique dans un champ magnétique: effet Zeeman Oscillateur harmonique excité par une onde électromagnétique: profil d"amortissement en fréquence, raies spectrales I - Force de Lorentz subie par une charge dans un champ électrique et dans un champ magnétique Une particule de charge q mobile, de vitesse v, plongée dans un champ électrique Eet dans unchamp magnétique B, subit la force de Lorentz:F= q (E+ vLB)Permet de définir la nature du champ électrique Eet du champ magnétique Bpar leur action sur
une charge q q E= force électrique , colinéaire au champ électrique (opposée ou même sens selon signe de q). q vLB= force magnétique , orthogonale à la fois à la vitesse vet au champ magnétique B.Rappel sur le produit vectoriel:
||vLB|| = v B |sin(v,B)|Si v= 0ou si v// B, pas de force magnétiqueUnités: Fen N, Een V/m; Ben T; q en C; ven m/s.
Rappel: charge élémentaire
e = 1.6 10 -19C; proton: charge +e, électron: charge -e.
Dans tout le cours, les vecteurssont en caractères gras vLBorthogonal au plan (v, B) Règle de la main droitevers vous opposé II - Travail de la force de Lorentz et énergie mécanique Le travail élémentaire d"une force Fappliquée en M est le produit scalaire dW= F.dOM(unité: Joule) oùdOMest un déplacement élémentaire La puissance de la force Fest P= dW/dt = F.v avec v= dOM/dt (vecteur vitesse)F.v= q (E+ vLB).v
comme(vLB).vest un produit mixte nul (vorthogonal àvLB), alors La force magnétique ne travaille pas; seule la force électrique travailleLa puissance de la force de Lorentz est
P= q E.v
(unité: W) vB vLB Bv vLB pouceindex majeurpouce index majeur Si m désigne la masse de la particule, le PFD implique: m dv/dt = q E+ q (vLB) Effectuons le produit scalaire avec v: d(½ m v²)/dt = q E.vSi Edérive du potentiel électrostatique V
(unité: Volt), on a E= -grad(V) or dV= grad(V).dOM (par définition) d"où dV/dt = -E.vDonc la quantité E
m= ½ m v² + q V est conservéeC"est l"énergie mécanique
de la particule chargée. E c= ½ m v²est l"énergie cinétique et E p= q V est l"énergie potentielle (unité: Joule).Remarque: en présence de frottements, E
mn"est plus conservée et diminue.Application: le canon à électrons (accélération)Métal chauffé(cathode temp T) potentiel
V = 0Vitesse
d"émission thermique desélectrons
v0Émission
d"électronsPotentiel
V > 0Vitesse des
électrons
v à déterminer½ mv² - e V = ½ mv
0² + 0 = constante
Comme v0<< v v = (2 e V / m) 1/2V = 10 000 V
v = 0.2 C½ mv
0² = 3/2 k T (k constante de Boltzman) v
0= (3 k T / m)
1/2T = 1000 K v
0= 0.0007 C
v0<< CAccélération
E III - Mouvement d"une particule chargée dans un champ électrique constantLa particule de charge q et de masse m est soumise à la seule force électrique F= q E, oùEest
invariable dans l"espace et dans le tempsLe PFD s"écrit:
m d²OM/dt² = m dv/dt = F= q EL"accélération est
q E / m ce qui s"intègre vectoriellement et donne les équations horaires v(t) = dOM/dt = (q E / m) t+ v 0 oùv0est la vitesse initiale
de la charge.OM(t) = (½ q E / m) t²+ v
0t + OM
0 où M0est la position initiale
de la charge. Conclusion: le champ électrique accélère ou ralentit une charge dans son mouvement (dépend du sens de la force q Epar rapport àv 0) v0F = qE
mouvement accéléréF = qE
mouvement ralenti Exemple:la charge a pour coordonnées [x(t), y(t)] et pour vitesse [v x(t), v y(t)] dans le repère (xOy); en t=0, elle est au point O et possède la vitesse initiale v 0[v0cos(α), v
0 sin(α)]
vx(t) = v0cos(α) mouvement à vitesse constante
selon Ox v y(t) = (q E /m) t + v0 sin(α) mouvement accéléré ou ralenti
selon Oy x(t) = v0cos(α) t
y(t) = (½ q E / m) t² + v0sin(α) t
équation de la trajectoire:
y = (½ q E / m) (x / v0 cos(α))² + x tan(α)
Il s"agit d"une parabole. Si α= 0 (Eorthogonal àv0), y = (½ q E / m v
0² ) x²
Application1 : oscilloscope à écran cathodiqueEest créé par des plaques parallèles
distantes de d, de longueur l et de différence de potentiel U x = (½ q E x/ m v0²) l² où E
x= U x/d y = (½ q E y/ m v0²) l² où E
y= U y/d x, y proportionnels àU x, U yCi contre: variété de courbes de
Lissajous obtenues en appliquant
aux plaques de déflexion x et y les tension U x= cos(p t)Uy=sin(q t)
Pour p, q entiers (p = q donne un
cercle)Plaques de déflexion
E x E yl l Application 2: expérience de Millikan sur la quantification de la charge mgq E V>0 EV=0Goutte sphérique d"huile
rayon r, densitér charge q < 0 -6phr vPFD: m dv/dt = (4/3pr
3r) g - 6phr v +q E = 0 à l"équilibre poids force de frottement force électriqueE = -Ee
z6phr v = (4/3 pr
3 r) g + q E
v z= -(1/6phr ) (4/3 pr3 rg+ q E)
1)E = V/d = 0
la mesure de v zdonne le rayon r de la goutte2) On fixe E = V/d tel que
vz= 0 q = - 4/3 pr3 rg / E
Résultat: on trouve statistiquement que la charge q est multiple d"une même quantité, la charge de l"électron - e = - 1.6 10 -19 C v d liquide visqueux z IV - Mouvement d"une particule chargée dans un champ magnétique; pulsation gyromagnétique et rayon de girationLe PFD s"écrit:
m dv/dt = q vLB Le produit scalaire avec vdonne d(½ m v²) /dt = 0.L"énergie cinétique de la particule est constante. La norme ||v|| du vecteur vitesse est invariable.Supposons Binvariable dans le temps.
Considérons dérivée du produit scalaire v.Bpar rapport au temps: d(v.B)/dt = dv/dt . B= q/m (vLB) . B = 0 puisque vLB etB sont orthogonaux. On en déduit que le produit scalaire v.Best invariable dans le temps .v B vLB orthogonal au plan(v, B)Posons:
v = v //+ v v//dans la direction du champ magnétique v┴dans le plan orthogonal au champ Conséquence pour un champ magnétique uniforme et constant v//B = constantequotesdbs_dbs29.pdfusesText_35[PDF] equation horaire electron
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