Accélération et déflexion d'un électron

[paul]

Un électron est placé au point D, dans le dispositif constitué de deux condensateurs plans côte à côte, où règnent des champs de même valeur de norme E=1000 N.C−1.
http://www.web-sciences.com/documents/p ... age006.gif

I. Comparaison de l'effet des champs
1. Calculer la norme du poids de l'électron.
2. Calculer la norme de la force électrostatique subie par l'électron lorsqu'il est entre les armatures de l'un des deux condensateurs.
3. Comparer les valeurs des normes du poids et de la force électrostatique. Conclure.

II. Étude du premier condensateur
1. Que peut-on dire du champ électrostatique entre les armatures du premier condensateur?
2. Représenter les lignes de champ du champ électrostatique entre ses armatures.
3. Quelle est la seule force subie par l'électron? Préciser sa direction et son sens.
4. Le dispositif fonctionnerait-il avec un proton? Pourrait-on l'adapter?
5. Mêmes questions pour un neutron.

III. Étude du second condensateur
1. Répondre aux mêmes questions que dans la partie II, lorsque l'électron atteint le second condensateur en S.
2. Après le passage en S, la trajectoire de l'électron est-elle modifiée?

Données
* Intensité de la pesanteur: g=9,81 N.kg−1.
* Charge élémentaire: e=1,60×10−19 C.
* Masse de l'électron: me=9,11×10−31 kg.

j'ai trouvé cet exo sur mon livre.


j'ai trouvé cet exo sur mon livre.

Pour le I) pas de soucis. Pour le II), pour les questions 1,2 et 3, pas de problème non plus.

Je bloque à partir de la question 4. Je ne comprend pas vraiment les questions. "Le dispositif fonctionnerait-il avec un proton? Pourrait-on l'adapter?" Le proton sera attiré par la borne -, ça OK. Mais si le proton doit passer au second générateur, alors il faut "inverser" le premier condensateur (pas du tout sur). Le neutron est neutre, donc le condensateur n'a pas d'effet sur lui.

Ensuite pour le III) je bloque complètement. Pour la III) 2), comment l'électron peut passer S s'il est attiré par la borne + ?

En espérant avoir votre aide,

Merci.

[SoS(12)]

Bonsoir Paul,

Vos réponses aux questions II-4 et II-5 sont tout à fait correctes :
* le signe du proton étant positif, il faudrait effectivement retourner le premier condensateur pour avoir le même effet ;
* le neutron étant neutre, un tel dispositif n'aurait aucun effet sur lui.

Pour la partie III, il faut bien envisager l'électron comme fortement accéléré à son arrivée en S : il passe par l'ouverture S avec une vitesse qui lui permet sans problème d'entrer dans le deuxième condensateur sans rester piégé par le premier. Il ne faut pas penser qu'il va se "coller" à l'armature + du condensateur, car il devrait pour cela être dévié dans un sens ou dans l'autre pour "éviter" l'ouverture S, et cette déviation n'est pas possible dans un champ électrostatique uniforme.

En espérant vous apporter l'aide attendue, et en restant à votre disposition pour la suite.

[paul]

Merci pour votre réponse ;)

Donc, à la sortie du premier condensateur, l'électron est attiré par la borne + du 2nd condensateur, c'est bien ça ?

[SoS(12)]

C'est bien ça.

Le principe étant que sa vitesse en S soit suffisante (suite à l'accélération par le premier condensateur) pour que sa trajectoire soit modifiée par le second condensateur sans que l'électron ne rencontre l'armature + du deuxième avant d'en sortir.
L'électron est ainsi à la fois accéléré et dévié, la déviation pouvant être contrôlée par le champ imposé par le deuxième condensateur.

En espérant vous avoir été pleinement utile.

[paul]

D'accord parfait :)

Petite dernière question après j'arrête ... L'accélération de l'électron dans le premier condensateur est dû à l'attraction de la borne + ?

Encore merci beaucoup !

[SoS(12)]

Oui, et à la répulsion par l'armature -, ce qui est modélisé par la force électrostatique de la question I-2.

[paul]

Parfait monsieur, merci bien ! :)