Niveau licence

DM Electrostatique

Posté par
CH4M10N 17-10-17 à 17:23

Bonjour,

j'aurais besoin de votre aide pour réussir mon DM.

Voici l'énoncé :

Une machine de gravure utilise un faisceau d'ions horizontal:
les ions argon Ar+
Ceux ci sont accélérés par un champ électrique pour bombarder l'échantillon à graver.
Tension entre la grille émettrice et l'échantillon : 500 V
On nous donne aussi la masse de l'atome d'argon et la Charge de l'électron

La question est :
Quel est la valeur du champ électrique appliqué.
Je crois qu'il faut utiliser cette formule :
E=F/q

Est ce bien celle que je dois utilisé, si oui comment.
Merci

Posté par re : DM Electrostatique 17-10-17 à 18:00

Hello

Ou plutôt E = U/d ? si l'énoncé a la gentillesse de te donner la distance ente la grille et l'échantillon à graver

Posté par re : DM Electrostatique 17-10-17 à 23:37

Exact cette donnée est de 20cm
je dois la convertir en mètre pour l'utilisé dans cette formule je suppose.
Merci de l'aide apporté.

Posté par re : DM Electrostatique 18-10-17 à 06:36

L'unité SI étant le newton par coulomb, il est en effet judicieux de mesurer d en mètres si U est exprimée en volts

Posté par re : DM Electrostatique 22-10-17 à 17:27

d'accord, cela me donne une valeur de 2500 V/m

L'énonce me demande ensuite, l'expression de la vitesse de l'ion au temps t
avec comme information que la vitesse initial est nulle et qu'il ne subit aucune collision lors de son trajet.
alors j'étais partie sur cette réponse :
F=m.acceleration ; qE=m.A ;
A=qE/m
on a q et on a trouvé E et m est une distance de 20cm.
cela vous semble t'il pertinent pour l'énonce ou y'a t'il d'autre méthode.

Car dans les questions suivantes, on nous demande d'établir l'énergie potentiel et cinétique au départ et à l'arrivé

merci d'avance de votre aide.

Posté par re : DM Electrostatique 22-10-17 à 18:48

Hello

Petit rappel:

La relation fondamentale de la dynamique nous dit   $\frac{d\vec{p}}{dt} = \sum{\vec{F}_{ext}}$

-Pour un intervalle de temps élémentaire   $dt$ :

$d\vec{p} = m.d\vec{v} = \sum{\vec{F}_{ext}}.dt    (1)$

- Pour un déplacement élémentaire $d\vec{x}$

$\frac{dm\vec{v}}{dt}d\vec{x} = m\frac{d\vec{v}}{dt}\vec{v}.dt = d(\frac{1}{2}m\vec{v}.\vec{v}) = \sum{\vec{F}_{ext}}d\vec{x}   (2)$

Tout cela pour dire que l'on est naturellement tenté (surtout quand les vecteurs forces sont constants):
- lorsque l'on s'intéresse aux caractéristiques cinématiques en fonction du temps d'utiliser la RFD,
- et le Théorème de l'énergie cinétique lorsque on s'y intéresse en fonction du déplacement

Cette parenthèse étant refermée: oui, tu as intérêt à utiliser la RFD pour établir v(t)

ici les forces se limitent à la force électrostatique:   $\vec{F} = +e\vec{E}$   avec   $\|\vec{E}\| = \frac{U}{d}$

(pas inutile de préciser pourquoi tu négliges toute autre force)

Donc (1) te dit que

$m.d\vec{v} = +e\vec{E}.dt$

Soit en tenant compte des conditions initiales

$\vec{v}(t) = \frac{et}{m}\vec{E} = \frac{eUt}{md}\vec{u}$     où   $\vec{u} = \frac{1}{E}.\vec{E}$

Pour les questions suivantes il est judicieux d'utiliser le théorème de l'énergie cinétique, voire de l'énergie mécanique en notant que la force électrique est conservative.