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[exo] Particules & Sélecteur de vitesse



  1. #1
    SandOfTruth

    [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Bonjour.

    Je suis en 3ème du gymnase en Suisse (ce qui doit, je crois, correspondre à la 1ère ou à la terminale en France) et je planche sur des exos pour un futur contrôle de physique.

    Avec les sujets qui se suivent et se ressemblent, je commence à tout mélanger les notions d'électrostatique, de champs etc.

    Voici donc un exercice sur lequel je suis et sur lequel j'ai quelques difficultés également :

    "Une source produit des ions 6Li+. Ces ions sont d'abord accélérés par une ddp (différence de potentiel) de 10[kV] et arrivent ensuite horizontalement à vitesse constante v dans une région de l'espace où règne un champ magnétique B uniforme vertical, dirigé vers le bas et de grandeur 1,2[T]."

    Les questions :

    "a) Quelle est la charge électrique portée par le ion?"

    -> Bon, là ça ne me paraît pas trop compliqué, c'est un cation donc charge positive, on lui a retiré un e-, je ne crois pas qu'il faille préciser autre chose.

    "b) Quelle est son énergie en [eV] et en [J]?"

    -> Là je commence à douter. Sauf erreur, afin de trouver l'énergie cinétique d'une particule chargée en mouvement, il faut faire (q * U), c'est juste? Il me suffit donc de multiplié la charge élémentaire par la ddp, qui est de 10000V. Ce calcul me donne la réponse en [eV] qu'il me faut ensuite transformer en Joules par je ne sais plus quelle constante trouvable sur le net. J'ai bon?

    "c) Quelle est la vitesse du ion avant d'entrer dans la région où règne B?"

    -> Si je prends le résultat en Joules du calcul en dessus et que je m'occupe de ça avec la formule (Ecin = 1/2 * m * v2), cela marche-t-il?

    "d) On établit dans la même région que celle où règne B un champ électrique E uniforme. Quelle est alors l'intensité et la direction du plus petit champ E qui permettra au ion de se déplacer dans la région sans être dévié?"

    -> Sauf erreur, les particules qui "passent" sans être déviées dans le sélecteur sont celles sont la somme des forces est égale à 0. Du coup, (FE = FB) et donc (qE = qvB). Il me suffit donc de faire (E = vB)? Par contre, comment définir sa direction?

    "e) Montrez par un calcul simple que l'on peut négliger la force gravitationnelle."

    -> Là, je sèche. Personnellement, ça me paraît assez logique vu la puissance des autres forces par rapport à mg. Mais bon, je ne vois pas spécialement le "calcul" à effectuer...

    "f) Ok"

    "g) Décrire qualitativement ce qu'il va se passer si on modifie l'orientation de E de façon à ce qu'il reste horizontal et que l'angle qu'il forme alors avec v vaille 60°."

    -> Et là, c'est le drame. Je peine beaucoup à me représenter la situation... Un petit coup de pouce serait sympa.

    Je sais que ça fait pas mal de questions, mais bon, j'espère que je pourrais avoir quelques indications sur ce que j'ai expliqué... Ah, et j'ai bien sûr lu les posts-it et autres mises en garde, mais je pense avoir assez réfléchi sur l'exo avant de venir ici, et rien que la question g) peut amener une discussion ^^. Au pire, tant pis.

    Merci d'avance en tout cas.

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    pepejy

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    bon je vais te donner un coup de pouce,

    a) ok c'est bon mais donne la valeur numérique de la charge q portée par l'ion.

    b)ok l'energie fournie est qU et elle est transformée entièrement en énergie cinétique.
    pour les valeurs, 1eV est l'énergie d'un électron soumis à une ddp de 1 V, donc tu en conclus ici que E=....eV

    pour les joules tu fais l'application numérique.

    c)oui on n'est pas dans le domaine relativiste!!

    d)tu as un champ B constant, une vitesse v constante, donc tu peux déterminer la direction de FB, donc celle de FE, et si tu connais FE tu as la direction de E

    e) c'est cela tu détermine la valeur numérique de ton mg et tu compares, et tu conclus!

    g) ton champ E à changer de direction, que devient ta force FE? repense à ta question d). Et essaie de faire un dessin!!

    Bon dans l'ensemble ce n'est pas trop mal, tu as compris ce qui se passait, maintenant il te faut un peu plus formaliser tout ça et ne pas oublier d'en tirer les bonnes conclusions!!
    be seeing you, number 6!

  4. #3
    SandOfTruth

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Merci.

    Donc pour a), elle est chargée positivement avec une charge de 1,6 * 10-19C.

    Par contre, je dois faire une erreur bête, car je trouve 2,56 * 10-34 Joules pour l'énergie. Ça me paraît peu, surtout quand je continue les calculs pour la vitesse :/.

  5. #4
    pepejy

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Citation Envoyé par SandOfTruth Voir le message
    Merci.

    Donc pour a), elle est chargée positivement avec une charge de 1,6 * 10-19C.

    Par contre, je dois faire une erreur bête, car je trouve 2,56 * 10-34 Joules pour l'énergie. Ça me paraît peu, surtout quand je continue les calculs pour la vitesse :/.
    peux-tu me monter tes calculs, s'il te plait?
    be seeing you, number 6!

  6. #5
    SandOfTruth

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Bien-sûr.

    a) Excès d'un proton -> 1 * charge élémentaire = 1,6 * 10-19

    b) Ecin = qU = 1,6 * 10-19 * 10'000 = 1,6 * 10-15[eV]
    1,6 * 10-15[eV] * 1,602... = 2,56 * 10-34[J]

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    pepejy

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Citation Envoyé par SandOfTruth Voir le message
    Bien-sûr.

    a) Excès d'un proton -> 1 * charge élémentaire = 1,6 * 10-19

    b) Ecin = qU = 1,6 * 10-19 * 10'000 = 1,6 * 10-15[eV]
    1,6 * 10-15[eV] * 1,602... = 2,56 * 10-34[J]
    non! tu n'as pas bien lu ce que je t'ai écrit:

    1eV est l'énergie d'un électron soumis à une ddp de 1V
    ici tu as une charge équivalente soumise à 10000V donc E=...... eV

    As-tu compris ce que représente 1 eV?
    be seeing you, number 6!

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  10. #7
    SandOfTruth

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    Tout simplement? Donc ici, l'énergie serait de 1 * 10'000, donc 10'000[eV], soit 10[keV]? À moins que ce ne soit le contraire, mais je ne crois pas.

  11. #8
    pepejy

    Re : [exo] Particules & Sélecteur de vitesse

    eh! ben voilà!
    be seeing you, number 6!

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