Série9EM_TP1_Mouvement de Charge_Enoncé

TSI1 Série 9 EM – TP1 : Mouvement de charges dans un champ électromagnétique
Série
Séri e 9 EM – TP1 : Electromagnétisme –
Mouvement de
de charges
charges dans un champ électromagnétique
Principe du capteur à effet Hall :
Objectif :
Comment :
Objectifs
Objectifs :
→ Apprendre à visualiser et à mesurer un champ magnétique
(
→ Observer le mvt d’une particule chargée dans un champ E , B
)
On cherche à mesurer l’intensité d’un champ magnétique B
a) On place dans le champ une plaque semi-conductrice déjà
parcourue par un courant I (sous l’effet d’un générateur E)
b) Ce courant est “dévié” dans le barreau, il y a donc
accumulation de charges + d’un coté, et – de l’autre, d’où
l’apparition d’une tension dite de Hall entre la face avant et
arrière de la plaque
Partie I : Détection et Mesure des
de s champs
champ s
c) On vient mesurer cette tension : U H =
I.1) Comment détecter un champ ?
CH
⋅I ⋅B
h
qui est
proportionnelle à la valeur du champ B. (h est l’épaisseur
de la plaque et CH la constante de Hall dépendant du
matériau utilisé, voir la démonstration dans le TD26).
O N D E T EC T E U N C HAM P PA R S ES E F F ET S
a) Effet sur un autre aimant
Champ magnétique B
Quel est l’effet d’un champ magnétique sur un aimant ?
Manip 1 :
A l’aide d’une petite aiguille aimantée, observer le champ
magnétique crée par un aimant droit.
Dessiner approximativement sa carte de champ (au format A4)
Faire de même pour le champ crée par une bobine
Aimant
Zoom sur la partie active :
Plaque semiconductrice
B
Courant I
Courant I
V
Bobine
b) Effet sur les particules chargées
Quel est l’effet d’un champ magnétique sur un courant de particules chargées ?
(Manip : Voir Partie II)
EH
Mesure de la tension de Hall
Générateur E
Utilisation :
Pour mesurer l’amplitude du champ magnétique
Pour trouver sa direction et son sens (car le capteur est directionnel)
Champ magnétique B
Influence de
la rotation
de la sonde :
I.2
I. 2 ) Les capte urs ?
Champ électrique :
Champ magnétique :
Courant I
Pas de capteur simple pour le champ électrique
Capteur à effet Hall
Valeur indiquée :
HECKEL - 1/2
B
B
2
0
−B
2
-B
TSI1 Série 9 EM – TP1 : Mouvement de charges dans un champ électromagnétique
I.3 ) M esures
II.2)
II.2 ) Défle x ion électrostatique
On fait ensuite passer le faisceau
entre deux plaques métalliques
soumises à une tension E.
Manip 2 :
Compléter vos cartes de champ (aimant droit et bobine),
en dessinant pour une dizaine de points le champ B
ATTENTION :
Bien respecter
La Direction du B
Le Sens et la Norme de B
E
Faisceau
d’électrons Plaques métalliques
Questions :
Générateur
Que dire du champ électrique entre les plaques ?
Faire un nouveau schéma représentant les forces auxquelles est soumis
l’électron, initialement à la vitesse v0 (on prendra E > 0). Que va-t-il se passer ?
Que dire de la norme de la force élec ? Quelle va être la trajectoire de l’e- ?
II.3)
II.3 ) Déflexion magnétique
Il est aussi possible de dévier le faisceau d’électrons avec un champ magnétique.
Dans chacun des cas suivants, prévoir dans quel sens va dévier le faisceau d’e-
Bobine
z
Faisceau
d’électron
A compléter au format A4…
Partie II : Effet des champs
champ s électriques et magnétiques
II.1)
II.1 ) Le canon à électron
Principe :
Le principe est expliqué sur le schéma ci-contre
y
x
VIDE POUSSE
x
N
N
S
EA
S
Lampe
z
y
S
N
z
U
Emission des électrons par une lampe chauffée
N
Cathode
Accélération entre deux plaques (ou grilles)
soumises à une très haute tension.
z
Faisceau
d’électron
S
Anode
y
Emission
Accélération
Faisceau
x
y
x
z
Questions et observations :
z
Que dire du champ électrique entre les plaques ?
Représenter sur un schéma les forces auxquelles est un électron situé entre les
deux plaques. Comparer leurs normes. Que va-t-il se passer ?
Observer le faisceau d’électron dans les ampoules à vide. Quelle est leur
trajectoire ?
HECKEL - 2/2
x
N
y
S
x
S
y
N