Cours, fiches et exercices corrigésCours et exercices : choisis ton niveau

⚡ Électricité et magnétismeTerminale → BAC+1

📺 La déviation d'un faisceau d'électrons

Avant les écrans plats, chaque téléviseur cachait un canon à électrons ! Accélère les électrons, fais-les passer entre deux plaques chargées et regarde le spot se déplacer sur l'écran. Surprise : remplace l'électron par un proton deux mille fois plus lourd… et le spot arrive à la même distance du centre, mais de l'autre côté !

🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.

Ce que tu vois

  • Dans le canon, la tension UA accélère les électrons jusqu'à plusieurs dizaines de milliers de kilomètres par seconde.
  • Entre les plaques, la force F = qE est verticale et constante : la trajectoire est une parabole, comme celle d'une balle lancée horizontalement.
  • À la sortie des plaques, plus aucune force : les électrons filent en ligne droite jusqu'à l'écran, où ils allument un spot vert.
  • Les points mesurés Y = f(UD) sont alignés sur une droite qui passe par l'origine : la déviation est proportionnelle à la tension.
  • En mode oscilloscope, la tension sinusoïdale fait monter et descendre le spot pendant que le balayage le pousse de gauche à droite : il dessine la sinusoïde.

Expériences à faire

  • Double UA : la déviation Y est-elle multipliée ou divisée par 2 ? Pourquoi ?
  • Remplace l'électron par un proton : que devient le spot ? Et le temps passé entre les plaques ?
  • Augmente UD petit à petit : à partir de quelle tension le faisceau heurte-t-il la plaque ?
  • Avec « ✏️ Mon tube », éloigne l'écran : comment évolue la sensibilité k = Y/UD ?
  • En mode oscilloscope, choisis f = 1,5 Hz et fb = 0,5 Hz : combien de périodes vois-tu ?

La physique derrière l'animation

  • Canon : le théorème de l'énergie cinétique donne ½·m·v0² = |q|·UA, d'où v0 = √(2·|q|·UA/m) (effets relativistes négligés : moins de 2 % d'écart jusqu'à 10 kV).
  • Entre les plaques : champ uniforme E = UD/d ; deuxième loi de Newton : a = qE/m (le poids est négligeable, environ 1014 fois plus faible que la force électrique).
  • Équations horaires : x(t) = v0·t et y(t) = ½·a·t², avec a = |q|·UD/(m·d) ; trajectoire parabolique y = a·x² / (2·v0²).
  • À la sortie : tan α = a·ℓ/v0² ; sur l'écran placé à la distance L du milieu des plaques : Y = ℓ·L·UD / (2·d·UA), indépendant de la charge et de la masse de la particule.
  • Oscilloscope : la tension étudiée est appliquée aux plaques Y, un balayage en dents de scie aux plaques X ; on voit f/fb périodes du signal.

Et maintenant, on passe aux choses sérieuses ? 😉

ExpoSinus est un site d'éducation : les jeux et les articles sont là pour donner envie, les cours et les exercices pour progresser vraiment.