Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Accueil l'île de la physique - chimie Forum de physique - chimieListe de tous les forums de physique - chimie LycéeOn parle exclusivement de physique/chimie, niveau lycée. TerminaleForum de terminale PhysiqueTopics traitant de Physique [tout]Lister tous les topics de physique - chimie
Niveau terminale
Partager :

Champ E

Posté par
kamikaz 06-03-21 à 08:17

Bonjour ,

Merci d'avance.

Ton ami découvre dans ses recherches que la masse m de l'électron peut être déterminée experimentalement par le dispositif schematisé ci-après.

Ce disposit est constitué de deux armatures métalliques A et B , planes , paralleles
à un axe horizontal X'OX , distante de d . de longueur \text{l_{1}, et placées dans le vide.

Un faisceau homocinétique d'électrons de masse m , de charge q=-e pénètre en O
entre les armatures avec une vitesse \vec{v}_{0} parallèle à l'axe X'OX.

Champ E

Une plaque sensible est placée à la sortie des armatures pour recueillir l'impact des électrons.

L'impact est au point P lorsque la différence de potentiel est V_{A}-V_{B}=0 et au point C lorsqu'elle est V_{A}-V_{C}=+400~ V  ; P et C sont distants de PC = 14 mm.

Données v_{0}=25~000~km/s ; d=4 cm ; ! \text{l}=10~cm ; charge élémentaire ; e=1,6.10^{-19} C.
Le poids de l'électron est négligeable devant la force électrique.

1. Préciser le sens du champ electrostatique entre les armatures A et B pour que
l'impact soit en C.

2. Positionner le point sur le schéma.

3. Etude de la trajectoire de l'électron.

3.1 Établir l'équation de la trajectoire d'un électron entre 0 et C.

3.2 Représenter cette trajectoire sur la figure.

4. Détermination de la masse de l'électron.

4.1 Déterminer la valeur de la charge massique \dfrac{e}{m} de l'électron.

4.2 Déduis en la masse m de l'électron.

Réponses

1)
L'impact est au point C lorsque la différence de potentiel est V_{A}-V_{B}=+400 V , donc le champ électrostatique se dirige de l'armature B vers l'armature A.

2) Champ E

Alors c'est bon ?

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 08:19

Oups

Citation :
Ce disposit est constitué de deux armatures métalliques A et B , planes , paralleles
à un axe horizontal X'OX , distante de d . de longueur \red{\text{l}}, et placées dans le vide.

Posté par
odbugt1re : Champ E 06-03-21 à 08:44

Question 1 :
Non.
VA - VB = + 400V donc VA > VB
Le champ électrique est dirigé de la plaque électrisée positivement vers l'autre plaque donc de la plaque A vers la plaque B

Question 2 :
Non
Le point C se situe entre les plaques A et B sur la plaque sensible.

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 08:52

Champ E

Comme ça ?

Posté par
odbugt1re : Champ E 06-03-21 à 09:43

Non.
Comme çà :

Champ E

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 10:37

D'accord.

Je comprends.

Mais j'aimerais savoir pourquoi le schéma que j'ai posté à 8h 52 est faux.

3-1) Système : L'électron

Référentiel : Terrestre supposé galiléen.

Bilan des forces : La force électrostatique \vec{F}_{e}.

Application du théorème du centre d'inertie.

\vec{F}_{e}=m\vec{a} \iff q\vecE}=m\vec{E}

\iff -e\vec{E}=m\vec{a}

\iff \vec{a}=-\dfrac{e}{m}\vec{E}

Car q =-e.

\vec{a}=-\dfrac{e}{m}\vec{E} donc \vec{a} et \vec{E} sont de sens contraires.

Dans la base (OX ; OY) ,

\vec{a}=-\dfrac{e}{m}\vec{E}\begin{cases} a_{x}=0 \\ \\ \\ a_{y}=\dfrac{e}{m}E\end{cases}

À t=0s ,

\vec{V}_{0}\begin{cases} V_{0x}=V_{0} \\ \\ \\ V_{0y}=0\end{cases}

\vec{OG}_{0}\begin{cases} x_{0}=0 \\ \\ \\ x_{0}=0\end{cases}

À t ≠ 0 s

\vec{V}\begin{cases} V_{x}=a_{x}t+V_{0x} =V_{0} \\ \\ \\ V_{y}=a_{y}t+V_{0y} = \dfrac{e}{m}Et\end{cases}

\vec{V}\begin{cases} V_{x}=V_{0} \\ \\ \\ V_{y} =\dfrac{e}{m}Et\end{cases}

\vec{OG}\begin{cases} x=\dfrac{1}{2}a_{x}t²+V_{0x}t+x_{0} =V_{0}t \\ \\ \\ V_{y}=\dfrac{1}{2}a_{y}t²+V_{0y}t+y_{0}= \dfrac{e}{2m}Et²\end{cases}

\vec{OG}\begin{cases} x==V_{0}t ~(1) \\ \\ \\ V_{y}= \dfrac{e}{2m}Et² ~(2)\end{cases}

(1) \Rightarrow t=\dfrac{x}{V_{0}}

(2)\Rightarrow y=\dfrac{e}{2m}E\left(\dfrac{x}{V_{0}}\right)²

y=\dfrac{eE}{2mV_{0}²}x²

Or E=\dfrac{U}{d}

Donc y=\dfrac{eU}{2mdV_{0}²}x².

Posté par
odbugt1re : Champ E 06-03-21 à 10:58

Citation :
Mais j'aimerais savoir pourquoi le schéma que j'ai posté à 8h 52 est faux.

Le champ électrique est dirigé vers le bas.
Les électrons sont chargés négativement
La force électrostatique ( et l'accélération ) est dirigée vers le haut donc les électrons sont déviés vers le haut alors que ton schéma de 8h52 les montrent déviés vers le bas.


Ton calcul et ton équation de la trajectoire sont exacts.

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 11:32

C'est pigé.

Du coup 3-2) Je fais ton schéma de 9h 43 ou y a quelques choses à faire d'abord ?

Posté par
odbugt1re : Champ E 06-03-21 à 12:07

Il me semble que mon schéma de 9h43 répond bien à la question posée.
J'ai modifié la notation " l " de l'énoncé par " L " pour éviter toute confusion
Tu peux, en plus, ajouter les charges électriques des plaques qui créent le champ électrostatique.

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 13:09

Ok , pas de problème.

4-1) On a : y=\dfrac{eU}{2mdV_{0}²}x² l'équation de la trajectoire de l'électron.

Au point C , y_{C}=\dfrac{eU}{2mdV_{0}²}x_{C}²

y_{C}=\dfrac{e}{m}×\dfrac{U}{2dV_{0}²}x²

\dfrac{e}{m}=\dfrac{y_{C}}{\dfrac{U}{2dV_{0}²}x_{C}²}

\boxed{\dfrac{e}{m}=\dfrac{2dV_{0}²×y_{C}}{Ux_{C}²}}

Application numérique :

*y_{C}=PC=14 mm =14.10^{-3} m

* x_{C}=l=10 cm = 1.10^{-1}m

*d=4 cm= 4.10^{-2}m

*V_{0}=25000 km/s=2,5.10^{7} m/s

*U=V_{A}-V_{B}=+400 V

\dfrac{e}{m}=1,75.10^{11} ~C/kg

4-2) Posons k=1,75.10^{11} ~C/kg

On a \dfrac{e}{m}=k \iff m=\dfrac{e}{k}

m=9,14.10^{-31} kg

Posté par
odbugt1re : Champ E 06-03-21 à 17:30

Oui, tout cela est exact et on retrouve bien la masse attendue pour un électron.

Posté par
kamikazre : Champ E 06-03-21 à 18:24

Merci


Rechercher
Menu
Espace membre
Changer d'île
Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2025

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :

Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 245 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !