Série Mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme

Mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme
Fm
= q.
3éme sc /info/M/T
V. B
EXERCICE °1 :
Le brome naturel est composé des
deux
isotopes stables 79Br et 81Br .
dont les masses respectives m1 et m2
sont proportionnelles aux nombres de
de masse A1 = 79 et A2 = 81. Les
atomes brome sont d'abord ionises
dans une chambre d'ionisation en ions
Br - d'ou ils sortent par la fente
O1
avec une vitesse sensiblement nulle
Puis ces. ions sont accélères par un
champ électrostatique uniforme E entre
les plaques P1 et P2 comme l'indique
la figure la tension entre ces plaques
vaut : Up2p1 = V1-V2 = U 0= 4.103 V
Enfin, les ions pénètrent, a travers la fente O2 avec un vecteur vitesse , perpendiculaire aux
plaques, dans une région ou règne un champ magnétique B uniforme et perpendiculaire au
plan de la figure. Ils décrivent alors deux trajectoires circulaires de rayons respectifs R1 et
R2 et parviennent dans deux collecteurs C1 et C2 .
1) Vérifier si le sens du vecteur champ magnétique B qui permet aux ions d'être déviés vers
le bas est celui représente sur le schéma de la figure .et représenter l’allure des particules .
2) Montrer que, quel que soit l'isotope, les ions sortent par la fente O2 et entrent dans la
chambre de déviation avec une même énergie cinétique Ec que l'on calculera
3) . Les ions ont-ils la même vitesse en O2 . justifier la réponse.
4) Rappeler l'expression de la force de Lorentz pour une particule chargée en mouvement
dans une zone d'influence d'un champ magnétique.
5) Appliquer la deuxième loi de newton a un ion de brome en mouvement dans la chambre
de déviation et déterminer l’expression du rayon de courbure de sa trajectoire.
On donne :B= 0.1 T , Masse d'un nucléon mn = 1,67 . 10-27 kg.
Halfaoui samir
Mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme
3éme sc /info/M/T
EXERCICE °2:
A l’aide d’un spectrographe de masse schématisé par la figure .
On se propose de séparer les ions 6Li+ et 7Li+ de même charge q et de masses
respectives m1 et m2.
En O1, la vitesse des ions est pratiquement nulle ; ils sont accélérés par la
tension
U=Vo1-Vo2 appliquée entre les plaques P1 et P2. Ils pénètrent ensuite
en O2 dans un champs magnétique uniforme B .
1)
a) Représenter sur un schema le champ électrique E régnant entre les plaques (P1 )et (P2 ).
et Préciser le signe de U = UP1P2.
b )Etablir les expressions des valeurs et des vitesses acquises par les deux ions au point O2
en fonction de U, e et m1 , m2 .
2) Les ions pénètrent ensuite dans une chambre de déviation ou règne un champ
magnétique uniforme B perpendiculaire au plan de la figure.
a) Quel doit être le sens de B pour que les ions soient dévies vers la zone de réception .
b ) Chacune des particules décrit dans la région ou règne le champ magnétique uniforme un
demi-cercle avec une vitesse de valeur constante. Représenter l’allure des particules et
déterminer les expressions des rayons de ces trajectoires en fonction de U, e, et de leurs
masses respectives.
3)Les ions arrivent sur la zone de réception . sensible et forment deux taches, T1 et T2
l’une a 9,3 cm et l’autre a 10,0 cm de la fenêtre d’admission O2 .
a ) Calculer les masses m1 et m2.
b ) En déduire les valeurs des nombres de masse A1 et A2 des deux particules.
On donne : U = 1000 V, B = 0,12 T, ; la masse d'un nucléon mp = mn = 1,67 . 10-27 kg.
Halfaoui samir