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TP TS physique : Mouvement dans le champ électrostatique
Un accélérateur de particules est un instrument qui utilise des champs électriques ou magnétiques pour amener des
particules chargées électriquement à des vitesses élevées. En d'autres termes, il communique de l'énergie aux
particules. On en distingue deux grandes catégories : les accélérateurs linéaires et les accélérateurs circulaires.
I) Le champ électrostatique
Afin d’illustrer cette notion, ouvrir le lien suivant : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/BoiteACharges.swf
La boîte à charge est constituée de deux plaques parallèles chargées positivement ou négativement.
1) Placer successivement une sphère immobile neutre, chargée positivement puis négativement entre les
plaques. Qu’observe-t-on ?
2) Pourquoi les sphères se mettent-elles en mouvement ?
3) Le champs électrostatique
créé entre les deux plaques est représentée par un vecteur qui leur est
perpendiculaire et dont le sens est de la plaque positive à la plaque négative. Compléter le schéma suivant
en représentant le vecteur champ électrostatique
ainsi que la force électrostatique
dans le cas d’une
sphère positive puis négative.
La force électrostatique
est donnée par la relation
et la valeur du champ
est
avec U la tension
appliquée entre les deux plaques et d la distance qui les sépare.
II) Etude théorique du dispositif :
Un électron est envoyé avec une vitesse initiale horizontale
entre les plaques A et B où il règne un champ électrique
uniforme, champ créé par l’application d’une tension U entre ces
deux plaques séparées d’une distance d.
Cet électron est soumis à une force
qui le dévie (avec
q la charge de la particule déviée)
Observer le mouvement des électrons au bureau du professeur.
Montrer que le poids d’un l’électron est négligeable par rapport à
la force électrique qu’il subit entre des plaques A et B.
Donnée : masse de l’électron : me- = 9,1.10-31 kg
charge de l’électron : qe- = -1,6.10-19 C
U = 4,5 kV et d = 5,2 cm