Expérience TPE Accélérateur de particules

[Viktau]

Bonjour à tous ,

Je suis donc en première S et cette année c'est les TPE ! Comme la physique des particules m’intéresse beaucoup j'ai décidé de choisir comme sujet les accélérateurs de particules seulement je voulais comme expérience créer un accélérateur simple avec une bille en métal qui symboliserait une particule, je vous explique mon expérience, en faite je met une bille en métal à l’intérieur d'un tuyau ( d'arrosage par exemple ) transparent, je dispose autour de ce tuyau 4 bobine de cuivre équidistants les uns des autres, je les relies à un bouton poussoir lui même relié à une batterie ( de Quad dans mon cas) ainsi en activant avec le bouton poussoir j'attire la bille qui sera entraîné vers la seconde bobine et ainsi de suite pour accélérer la bille, c'est un projet un peu ambitieux mais j'aime ça ! Seulement je ne sais pas comment déterminer le nombre de tours de bobine de cuivre que je dois faire, soit je le fait au feeling en testant avec tel nombre si la bille est attirée ou non ou en prenant une bille plus petite ou si je peux calculer en fonction de la bille le nombre de tours de bobine de cuivre que je devrai faire si c'est cela comment puis je faire pour calculer ça ? Et quelles forces s'appliquent à la bille dans le cas de mon expérience ?

Merci d'avance !

[Viktau]

Désolé j'ai déplacé ce sujet dans la partie destinée aux TPE, je ne l'avais pas vu
Mais si certains veulent répondre ici, je prend aussi !

[PSR B1919+21]

Bonsoir,
pour moi ce que tu veux faire n'est pas représentatif d'un accélérateur de particules. Dans ce cas la particule acquière de l'énergie par la force de coulomb (f=qE) via un champ électrique, ton expérience est basé sur un champ magnétique attirant une bille : l'analogie me parait fausse.
PSR

[Viktau]

Certes c'est une représentation et pas un vrai accélérateur ... En faites c'est un chercheur du C.E.R.N qui m'a donné donné cette idée ! Mais dans le cas du LHC il faut bien un champ magnétique pour donné cette trajectoire circulaire à la particule non ? Oui ce champ magnétique n'est pas utilisé dans le même but ici mais ce n'est pas bien grave, c'est histoire de montrer le principe d'un accélérateur puisque qu'à mon niveau je ne peux pas faire un vrai accélérateur. Sinon comment la particule fait pour prendre de la vitesse ? Car elle n'est pas de suite à sa vitesse max si ? Dans ce cas là c'est l'E qu'elle reçoit qui lui procure sa vitesse ?

[PSR B1919+21]

Bonsoir,
les champs magnétiques dans les accélérateurs permettent uniquement de dévier les particules, ce qui permet d'avoir des accélérateurs circulaires (e.g. synchrotron type CERN). Par contre en aucun cas la force de Lorentz n'"accélère" la particule contrairement à celle de coulomb. c'est en cela que je me permettais d'écrire que l'analogie est très approximative.
PSR

[Viktau]

C'est bien ce que j'ai dis ^^

Mais dans le cas du LHC il faut bien un champ magnétique pour donné cette trajectoire circulaire à la particule non ? Oui ce champ magnétique n'est pas utilisé dans le même but ici mais ce n'est pas bien grave, c'est histoire de montrer le principe d'un accélérateur puisque qu'à mon niveau je ne peux pas faire un vrai accélérateur. Sinon comment la particule fait pour prendre de la vitesse ? Car elle n'est pas de suite à sa vitesse max si ? Dans ce cas là c'est l'E qu'elle reçoit qui lui procure sa vitesse ?

Et tu réponds un peu à coté de la plaque Bref ce n'est pas grave merci de t’être intéressé à mon projet !

[sailx]

Bonjour,

La force de Lorentz peut accelerer des objets ...
La distinction à faire est entre la force exercé par un champ magnétique (qui ne peut pas accelerer mais va "devier" la particule) et le champs éléctrique qui va accélérer cette particule.
Dans un accélérateur de particule, il y a les deux champs : magnétique et éléctrique : le magnétique sert à faire en sorte que la particule reste dans l'accelérateur, et le champs éléctrique l'accelère.

Cordialement

[Viktau]

Ok donc j'avais bien compris ! Merci donc c'est la loi de coulomb soit le champ électrique qui va accélérer la particule et le champ magnétique soit la force de lorentz qui va faire en sorte que la particule reste dans l'accélérateur c'est bien ça ?

[MitchMitch01]

Bonsoir,

En fait l'expression générale de la force de lorentz regroupe la force électrostatique et la force magnétique. C'est en gros la force électromagnétique. Donc en soit la loi de coulomb fait aussi partie de la force de lorentz. La champ électrique accélère et le champ magnétique dévie. Donc en fait, la force de lorentz fait les 2. Elle n'est pas que le magnétisme.

[sailx]

attention à ne pas confondre la force de Lorentz et la force de coulomb. Ce n'est pas ddu tout la même chose. C'est deux façon différentes d'aborder le problème des forces entres charges :
La force de coulomb décrit l'interaction entre deux particules chargé (deux particule !)
La force de Lorentz décrit l'interaction d'un champs éléctrique et magnétique sur une particule chargé !

Ce n'est pas du tout la même façon d'approcher les choses.

Dans le cas des accélérateurs de particules, la force de coulomb n'est pas du tout adapté. Il donc privilégier le point de vue avec des champs éléctrique et magnétique et donc manier la force de Lorentz.

[Viktau]

D'accord ! Donc la force de lorentz regroupe plusieurs forces, une qui (dans le cas de l'accélérateur de particules ) accélère les particules et leur donne de l’énergie et l'autre qui la contient dans le tuyau circulaire c'est ça ?

[neutrino éléctronique]

Salut,

J'avais fait mon TPE sur le même sujet que toi et à l'époque on avait utilisé un canon à électrons associé à des bobines, c'est un appareil qui était utilisé auparavant dans les classes de Terminale.
Apparemment c'est appelé "Déflectron": Déflectron

[Viktau]

Ok merci, sinon pour en revenir à ma question du début comment puis-je faire pour calculer la force qu'exerce le champ magnétique sur la bille et en ayant les dimension de la bille et la grosseur du fil de cuivre pour calculer le nombre de tour par bobine pour que celle ci attire la bille ?