IV) Déviation d'un électron dans un oscilloscope [ / 5]
Dans un oscilloscope analogique, le signal lumineux que l'on voit à l'écran est créé grâce à un faisceau d'électrons qui bombardent un écran
enduit d'une substance fluorescente. Ces électrons sont déviés verticalement en fonction de la tension appliquée en entrée de l'oscilloscope.
Cette déviation des électrons est opérée grâce à un condensateur plan. Un condensateur plan est constitué par deux armatures métalliques.
Lorsque ces armatures sont chargées, il existe entre ces armatures un champ électrique uniforme (si l'on néglige les "effets de bords", à la
périphérie des armatures, ce qui est le cas ici).
1. Expliquer ce que signifie l'expression "le champ électrique est uniforme entre les deux armatures métalliques." (/1)
Un champ électrique est uniforme dans une région de l'espace si ses caractéristiques (direction, sens et intensité) sont les mêmes
en tout point de cette région de l'espace.
L'intensité du champ électrique régnant entre les armatures du condensateur est de E = 60 V.m-1.
2. Sachant que le champ électrique est uniforme entre les armatures du condensateur dessiner sur la copie le champ électrique au
point M et le champ électrique au point N. (Les pointillés indiquent que les armatures se prolongent et que l'on a dessiné
seulement une partie du condensateur). (/2)
Vous prendrez comme échelle pour représenter le champ électrique : 1,0 cm = 40 V.m-1.
Le champ électrique est uniforme : il a donc même direction, même sens et même intensité en tout point de l'espace, entre les
armatures du condensateur.
Par ailleurs, le champ électrique créé par une charge négative pointe vers une charge négative et le champ électrique créé par une
charge positive pointe vers une charge positive. On en déduit qu'en M et en N, les vecteurs champ électrique doivent être
verticaux et pointer vers l'armature chargée négativement.
Enfin pour déterminer la longueur du vecteur, on utilise l'échelle qui est donnée : le vecteur doit mesurer 1,5 cm.
3. Calculer l'intensité de la force électrique s'exerçant sur un électron situé au point M et la représenter sans souci d'échelle. (/2)
La force électrique est dirigée verticalement. Comme la charge électrique d'un électron est négative, la force électrique pointe
dans un sens opposé à celui du champ électrique (on vérifie d'ailleurs que la force électrique a tendance à attirer l'électron du côté
de l'armature chargée positivement et à le repousser l'armature chargée négativement.
Son intensité vaut F = eE (attention, l'intensité d'une force est toujours une grandeur positive)