II. Canon à électrons

IMRT2 2008-2009 Exercices : Particules chargées dans un champ électrique
Données numériques pour les exercices :
 Charge électrique élémentaire : e = 1,6.10-19 C
 Masse d’un électron me= 9,1.10-31 kg
I. Trajectoires
Une particule de charge négative et de vitesse
o
v
pénètre dans une région de l’espace où règne un
champ électrique uniforme
E
, créé par deux armatures parallèles d’un condensateur reliées aux bornes d’un
générateur continu.
1. Représenter le vecteur force électrique
2. En déduire et représenter le vecteur champ électrique
E
, puis la polarité de chaque armature.
II. Canon à électrons
1. On supposera que les électrons émis par la cathode ont une vitesse presque nulle . Par quel
effet provoque-t-on leur émission ?
2. Déterminer la relation littérale permettant de calculer la vitesse des électrons en fonction de e,
UAC et m ( masse de l’électron )
3. En déduire la vitesse d’électrons produits dans un tube de Coolidge et accélérés par une
tension de 500 V entre anode et cathode. Comment multiplier par 2 leur vitesse ? S’agit-il
d’électrons relativistes ?
4. Quelle tension faut-il appliquer pour que ces électrons atteignent une vitesse de 1000 km/s.
Que pensez-vous du résultat ?
Calculer également leur énergie cinétique ( en eV et en Joules )

III. Oscilloscope
Le tube cathodique d'un oscilloscope
(ou d'un téléviseur) est une grosse
ampoule de verre, vide d'air, contenant un
canon à électrons.
Les électrons émis par celui-ci sont
concentrés en un fin faisceau qui sort du
canon, traverse le tube à très grande
vitesse et vient percuter la partie opposée
du tube qui constitue l'écran. Un
revêtement fluorescent déposé sur le verre
émet de la lumière lorsqu'il est frappée par
les électrons.
A l'intérieur du tube de l'oscilloscope,
deux plaques métalliques (Y'Y) parallèles
et horizontales peuvent être reliés à une
tension , de même que deux plaques
métalliques (X’X) parallèles et verticales
1. Représenter sur chaque schéma le
vecteur vitesse
o
v
des électrons à la
sortie du canon à électrons.
2. On applique entre Y et Y’ une tension
positive . Sur le premier schéma ,
représenter les polarités des plaques,
le champ et la force électrique ;
représenter schématiquement la
trajectoire du faisceau d’électrons et
son point d’impact sur l’écran.
3. On applique entre X’ et X une tension positive. Sur le deuxième schéma , représenter les
polarités des plaques, le champ et la force électrique ; représenter schématiquement la
trajectoire du faisceau d’électrons et son point d’impact sur l’écran..
4. Quelles sont donc les plaques responsables de la déviation verticale ? Et de la déviation
horizontale ?
5. Pour étudier les variations d'une tension en fonction du temps on déclenche le balayage
( base de temps ) qui provoque le déplacement à vitesse constante du spot de gauche à droite
( son réglage est possible en s/div ou ms/div ou s/div ).
A quelles plaques est reliée la tension qui provoque ce balayage ?
6. A quelles plaques est reliée la tension qu’on souhaite visualiser (bornes Y1 ou Y2 et masse ) ?
question 2
question 3