Bonjour,

Voilà, je suis en Première S, et cette année j'ai vraiment du mal à tout comprendre.
Vendredi dernier, pour cause de grippe, je suis resté chez moi et j'ai loupé une heure de Physique, que j'ai rattrapé, mais malgré tout, je ne comprend absolument rien aux forces et aux champs...
Pour mardi, j'ai un DM sur les champs et j'ai la grande crainte de me retrouver à rendre feuille blanche.

Quelqu'un pourrait-il m'aider à comprendre ? Je ne demande pas les réponses, juste comprendre et arriver à faire mes exercices. :S

Ci-joint l'énoncé et les questions.

La cuisson des aliments utilise de plus en plus l'usage des ondes électromagnétiques. Dans le magnétron du four à micro-ondes, une cathode chauffée émet des électrons ensuite accélérés par une force électrique (une tension U = 2300 V est appliquée entre la cathode et l'anode distantes de 5mm). Sous l'action de la force électrique F_e→ créé par le champ E→, et de la force magnétique F_m→ créée par le champ B→ d'un aimant puissant, l'électron effectue une trajectoire en hélice et vibre dans les cavités résonantes du magnétron ce qui crée un rayonnement électromagnétique de fréquence 2.45GHz.
A l'intérieur du four, les micro-ondes sont réfléchies par les parois métalliques en traversant sans les chauffer les récipients en verre, plastique ou carton car elles n'agissent que sur les molécules d'eau que les aliments contiennent (de 65 à 95%).
La molécule d'eau change d'orientation avec la même fréquence que le champ électrique, ce qui provoque des chocs et des frottements dont la conséquence est un dégagement de chaleur.

Questions :

1. Quelle est la valeur du champ électrique dans le magnétron ? Comment l'utilisateur est-il protégé de ce champ ?
Ici, j'ai répondu, en utilisant la formule E=U/d avec U = 2300 V et d = 5*10^-3 m. Donc
2300 / 5*10^-3 = 460000 V/m. Donc la valeur du champ électrique dans le magnétron est de 460000 V/m.

2. En simplifiant le champ magnétique B→ est créé par les 2 aimants droits dont l'axe est confondu avec la direction (OZ) de la figure [ cette dernière montre une figure ressemblant à une patte d'oiseau avec O comme point d'origine, une flèche allant vers x, une allant vers y, une allant vers v₀ et enfin une allant vers le haut, entouré avec un mouvement hélicoïdale suivant le sens inverse des aiguilles d'une montre. Z est le point du haut.

                    Z
                    ↑
                    |
                    |
                    B
                    ↑
y ←_______ O_______→ V₀
                     _______→ x                             ] : dessiner les deux aimants en représentant leurs pôles N et S (justifier brièvement).

3. Les ondes créées sont guidées dans la cavité du four : justifier leur nom de "micro-ondes".

4. Comment expliquer que la molécule d'eau s'oriente en fonction du champ électrique ? Utiliser la figure 3 pour justifier le raisonnement.

5. Le sens du champ électrique varie 2.45 milliards de fois par seconde : dessiner quelques molécules d'eau orientées selon l champ électrique :

E→      ↑                   E→      ↓

6. Le magnétron produit des micro-ondes par salves et non de façon continue : pourquoi ?

7. Un morceau de glace ne fond presque pas dans le four à micro-ondes alors que l'eau liquide peut bouillir : interpréter cette différence à partir de la cohésion de la matière.

8. L'hydroxyproline est un acide gras ont la forme trans est responsable de l'aggravation du cholestérol. Le lait pasteurisé passé au micro-ondes contient 31% d'acide gras trans de plus que le lait cru.
Quel type de transformation subit la molécule quand le lait est passé au micro-ondes ?
Expliquer en utilisant les formules topologiques des formes cis et trans, à quel(s) endroit(s) de la molécule se produit la modification et en quoi elle consiste.

4-hydroxy-, (4S) L-proline (cis)
4-hydroxy-, (4R) L-proline (trans)


Merci de votre aide.

Guillaume