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
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I.
Trajectoires
Une particule de charge négative et de vitesse vo 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
question 2
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 vo 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
question 3
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 ) ?