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Niveau maths sup
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Electrocinétique

Posté par
Yoann974
25-08-10 à 17:08

Bonjour voila l'énoncé d'un exercice:

Un LEP collisionneur d'électrons/positons a une circonférence C=27km. Environ n=2.1012 électrons et positons sont injecftés dans l'anneau et ces derniers, après accélération, ont une vitesse proche de la vitesse c de la lumière.
Quelle est l'intensité I associé à la boucle de courant constituée par ce faisceau de particules?

Données:  c=3,0108Cm.s-1; e=1.610-19C


Ma réponse:
On sait que le temps de propagation est t = C / c = (27.103)/(1,610-19) = 9.10-5s

q = 2.10²1,6.10-19 7.10-19C

i = dq/dt = (2,7.10-19)/(9.10-5) 7,8.10-15A

Bon si je poste c'est que je pense qu'il y a une erreure, l'intensité que je trouve est extremement faible...

Merci de bien vouloir me corriger

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 25-08-10 à 18:03

Bonsoir,

C'est quoi ce temps de propagation ??

Tu sais que i = dq/dt = d[e.n.r]/dt = e.n.dr/dt = e.n.v = 3.10⁸*1.6*10^(-19)*2*10^(12) = 3*1.6*2 = 9.6*10^(-19+12+8) = 96 A.
Tu as un courant de 96 A d'électron et de 96 A de positrons de sens contraire.

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 25-08-10 à 18:40

Dans mon cours j'ai une formule qui me dit que le temps de propagation est égale au dimension caractéristique d'un circuit sur la vitesse de la lumière dans le vide.

tu utilises q = e.n.r, quel est cette formule?

Que représente r? c'est une primitive de la vitesse de la lumière?

La donnée C = 27 km ne sert donc à rien?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 25-08-10 à 18:51

Pour répondre à ta question. Vois l'intensité comme le débit de charge. Ma formule traduit cela, le débit de charge en débit d'électron. Cependant, l'analogie a un piège. Les électrons ne se répartisse pas dans le tuyau, ils sont ensembles. Donc, t'a un débit de charge en un point pour un instant t. Et en considérant les e- contenue dans v.dt, on peut dire que toutes les e- passe en même temps.

r, est juste une variable traduisant le vecteur position (position monodimentionnele dans le cercle pour simplifier).

C ne sert à rien. Pour te donner une autre analogie. Quand tu fais un circuit électrique, la longueur du câble ne compte pas .

Posté par
aminec4
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:03

ce n'est pas mon topic mais j'ai tenté aussi,
boltzmann solver, je comprends bien  le coup de la longueur du cable mais ce que je ne comprends pas c'est l'analyse dimensionnelle.. tu écris," i = dq/dt = d[e.n.r]/dt = e.n.dr/dt = e.n.v " mais dq/dt, cela s'exprime bien en Coulomb/seconde nan? alors que e est en coulomb, n sans dimension et v en Metre/seconde! je voulais juste par curiosité comprendre.. merci!

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:26

C'est vraie le coup de l'analyse dimensionnelle me pose aussi problème

Je comprends ce que tu fais mais en fait je n'ai jamais vu cette formule et je suis censé pourtant réussir cet exercice sans. Tu as pas un

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:32

C'est vraie que le coup de l'analyse dimensionnelle  me pose aussi problème.

Sinon je n'ai jamais vu la formule que tu me donnes (le passage du débit de charges au débit d'életrons) et je suis censé pourtant réussir l'exercice sans. Tu n'aurais pas un autre raisonnement en tête à me proposer

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:43

J'ai du faire une ânerie dans mon calcul. Mais j'en ai commis une seconde en supposant la distribution de charge hérérogène.

En admettant la distribution homogène (j'étais parti sur de l'hétérogène), on a une densité linéique de charge l = n/C.
Durant dt, on a dn = lvdt particules qui ont traversée le conduction linéique. Or, I = dQ/dt = e*dn/dt = e*v*n/C = evn/C

Je regarde pour faire le calcul hétérogène.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:44

@ Yoann : La physique n'est pas qu'un histoire de formule ! Il faut aussi réfléchir à leurs significations !

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 25-08-10 à 19:46

Ps : en effet, j'ai oublié de prendre en compte l'épaisseur du nuage d'électron de la modèle hétérogène, d'ou une distance en trop. Dsl..

Posté par
aminec4
re : Electrocinétique 25-08-10 à 20:03

Boltzmann s'il te plait j'ai cherché mon exercice de chimie que j'ai posté dans "cinétique" mais il n'y a personne pour le moment..tu peux me donner des pistes s'il te plait? merci si possible bien sur!

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 26-08-10 à 11:53

le coup de q = n e est tout à fait logique finallement, dsl de la question idiote

sinon je ne comprends pas comment tu passes de edn/dt à evn/C

que représente v? c'est la vitesse de la lumière?

finallement tu utilises bien la circonférence C dans ton raisonnement non?

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 26-08-10 à 12:01

dq/dt = edn/dt

donc le nombre d'électrons peut varier au cours du temps?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 26-08-10 à 15:16

Oui, je l'utilise pour avoir l'homogénérité de la distribution (moi, j'étais parti pour un départ groupé)

Sans dessin, c'est dur à voir. En faite, on considère un conducteur linéïque En un point M et M + dl. On connait la vitesse de déplacement au sein de ce conducteur (c), la densité linéïque de charge l = n/C.

Pour qu'une charge traverse M+dM en dt, il faut que la charge se trouve entre M et M + dM avec dM=v.dt. Donc, le nombre de charge dn passant M+dx en dt vaut dn = l.dx = l.v.dt ==> dn/dt = l.v.

L'intensité, par définition vaut I = dq/dt = e.dn/dt = e*l*v = e*n*v/C.

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 26-08-10 à 15:18

Bonjour Yoann

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 26-08-10 à 15:37

Bonjour Boltzmann,

Bon je comprends à peu près ce que tu essayes de me dire mais le passage de dn = l.dx = l.v.dt c'est pas encore très clair. En tout cas merci de ton aide car je comprends déjà bcp mieux mon exercice que par rapport au début

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 26-08-10 à 15:48

Pour te donner une image.

Prends un sprint sur 100m.
Tu prends en rafale des photos de la ligne d'arrivée avec la ligne au milieu.

Tu regardes la k ième photo et tu vois un certains nombre de coureurs avant la ligne d'arrivée. Et ensuite, tu regardes la photo suivante et tu comptes les coureurs qui ont franchi la ligne entre temps en comparant les deux photos. L'intensité de passage sera ce nombre de coureurs ayant franchi la ligne entre les deux photos divisé par par le temps entre les deux photos.

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 26-08-10 à 15:54

Hum ok je comprends mieux, donc nous ici le nombre de coureurs correspondrait à n? mais dans ce cas je ne vois plus trop à quoi servirait C

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 26-08-10 à 16:04

Non, c'est plus compliqué que ça. Dans une course, il arrivent tous à peu près en même temps. Dans l'accélérateur, tu as toujours des charges qui circulent.

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 26-08-10 à 16:23

ok ok je comprends merci de ton aide.

A une prochaine

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 27-08-10 à 15:21

Tiens voila un nouveau raisonnement que j'ai trouvé mais je ne suis pas sur de la rédaction:

I= dq/dt = edn/dt

c = C/dt dt = C/c

Donc I = (eqC)/c

Dans la dernière égalité je ne sais pas trop si je dois mettre dq ou q? je peux bien remplacer dt par C/c?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 27-08-10 à 15:55

Comme ça, ça ne veut rien dire le c = C/dt. Une équation sans mot n'a aucun sens en science.

La méthode que je t'ai donné avec les bilans entrés sorties est la bonne.

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 27-08-10 à 16:02

Pour quoi tu dis que ça n'a pas de sens?

c représente la vitesse, C la distance et dt le temps. ça revient à faire v=d/t non?

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 27-08-10 à 16:18

C

Posté par
Boltzmann_Solver
re : Electrocinétique 27-08-10 à 16:23

Ca n'a pas pas de sens car tu différenties sans dire se qui est différentiable. Et surtout, quand tu as une différentielle à gauche, t'en as une autre à droite ou une autre pour la diviser. La différentiation est technique et n'est vraiment abordé qu'en spé.

Ex :

v = d/t. La distance est constante alors, dv = -d.dt/t².

Ce qui revient à dire que ce que tu as écrit n'a pas de sens.

Pour finir, analyse dimensionnelle

[eqC/c] = [e][q][C]/[c] = [C][C][L]/([L]/[T]) = [C]²/[T]. Or, une intensité, c'est [C]/[T]

Posté par
Yoann974
re : Electrocinétique 27-08-10 à 16:32

Bon tu es meilleur que moi je te fais confiance et j'arrête de t'embêter

Par contre l'analyse dimensionnelle est exacte, je me suis juste trompé dans la formule que je t'ai donné

en fait j'obtenais I = (enC)/c donc bien des coloumbs par un temps



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