[PDF] Mouvements de particules chargées dans des champs électriques

mouvement d'une particule chargée

Mouvements de particules chargées dans des champs électriques

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Introduction à la physique des particules

Chapitre 11a – La charge électrique - Physique

Chapitre 3 Les Symétries et les Lois d'Invariance

Géomagnétisme et dynamique des particules chargées

Introduction à l'Electromagnétisme

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Mouvements de particules chargées dans

des champs électriques et magnétiques

I - Champ électrique seul :

1 - Analogie formelle :

On considère une particule chargée ponctuelle M (+ q) de masse m en mouvement dans un champ électrostatique 0 E uniforme et indépendant du temps. Le référentiel d'étude est celui du laboratoire supposé galiléen.

Le PFD appliqué à la particule donne :

Eqdtvdm

soit Emq dtvd Il y analogie avec un point matériel dans le champ de pesanteur supposé uniforme : gmdtvdm soit gdtvd Par conséquent, le mouvement d'une particule dans le champ 0 E sera soit une droite soit une parabole.

2 - Principe de l'oscilloscope analogique :

Solution

Le tube d'un oscilloscope est une ampoule où la pression résiduelle est très faible et dans

laquelle sont installés un canon à électrons, deux systèmes de plaques déflectrices et un écran

luminescent sous l'impact des électrons. Ce tube est à symétrie cylindrique d'axe (Oz)

horizontal (voir figure (a)). Figure (a) Figure (b)z

e v

0(C)(A)

O 1 I I' Y 1 Y 2 X 1 X 2 O z x yOG' G Ecran y x 2a

a - Le canon à électrons : une cathode (C) émet des électrons sans vitesse ; ceux-ci arrivent

sur l'anode (A) et la traversent par une petite ouverture (O 1 ) située sur l'axe (Oz) avec une vitesse z00 evv . Déterminer la tension U 0 à appliquer entre la cathode et l'anode pour que v 0 = 2,5.10

4 km.s

1 . Données : eC 1610
19 ,. (valeur absolue de la charge d'un électron) et mkg 9110
31
,. (masse d'un électron). On rappelle que l'énergie potentielle d'une charge q placée au potentiel U vaut qU. b - La déviation verticale : les plaques sont des rectangles de longueur parallèles à (Oz) ;

l'écartement des plaques est noté d. Leurs positions sont repérées par les centres géométriques

I et I' des condensateurs ainsi constitués. Le centre de l'écran est noté O, origine d'un système

d'axe (Oxyz) (voir figure précédente). On pose IO = D et I'O = D'.

2On applique entre les plaques horizontales Y

1 et Y 2 centrées en I une différence de potentiel u y = V y2 V y1 et entre les plaques verticales X 1 et X 2 une différence de potentiel u x = V x2 V x1 . Lorsque u x = u y = 0, on observe un spot lumineux en O.

On maintient u

x = 0 et on établit une différence de potentiel constante u y non nulle. On admet que le champ électrique résultant dans le parallélépipède défini par Y 1 et Y 2 est uniforme et

nul à l'extérieur. Un électron pénètre (à t = 0) dans ce champ au point de coordonnées (0,0,z

0 avec le vecteur vitesse v 0 défini à la question (a). On appelle v 1 son vecteur vitesse quand il quitte le condensateur constitué par les plaques horizontales. e y Y 2 (u y > 0) Y 1

Ecranz

O y M 0 y S d v 0 v 1 I E feE M D/2 y S y 1 y 1 Déterminer la durée de la traversée du condensateur et l'ordonnée y S du spot lumineux sur l'écran.

Calculer numériquement et y

S avec : = 5,0 cm ; d = 4,0 cm ; D = 50 cm ; v 0 = 2,5.10 4 km.s 1 et u y = 100 V.quotesdbs_dbs2.pdfusesText_2