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I Etude du mouvement.
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| Système : une particule de
charge q positive, de masse m et de vitesse initiale |
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| Bilan des forces : | Force électrique Poids => la seule force agissant sur la particule est la force électrique
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| 1) Etude
dynamique : Théorème du centre d'inertie :
L'accélération est donc un vecteur constant qui dépend de la masse de la particule. On est dans le cas d'une particule soumise à une force constante : on doit s'attendre à un mouvement uniformément varié, rectiligne ou parabolique.
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| 2) Etude
cinématique : Recherchons les équations horaires x (t) et y (t) puis l'équation de la trajectoire y (x). A t = 0, Dans le repère (O , i , j) on a :
et t = x / (vo cos
C'est l'équation
d'une parabole. |
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| 3) Applications : Un champ
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II Etude énergétique.
Théorème de l'énergie cinétique entre A et B :
et W
= q UAB = q (VA - VB)
donc= q UAB
1/2 m vB2 - 1/2 m vA2 = q (VA - VB)
1/2 m vB2 + q VB = 1/2 m vA2 + q VAOn définit l'énergie potentielle électrostatique Ep telle que :
Ep = q V + constante, avec constante nulle si Ep = 0 pour V = 0.
Unités :
Ep en joule (J) si q en Coulomb (C) et V en volt (V).
Une autre unité d'énergie souvent utilisée est l'électron-volt : 1 eV = 1,6.10-19 J.On peut donc écrire :
EcB + EpB = EcA + EpA ou EmA = EmB ce qui traduit la conservation de l'énergie mécanique.Application numérique :
Déterminons la vitesse vB acquise par un électron (charge - e = - 1,6.10-19 C ; masse m = 9,1.10-31 kg) qui part de la plaque A avec une vitesse initiale nulle vA = 0 et qui est soumis à une tension UAB = - 1000 V.
L'expression vB2 = vA2 + 2q (VA - VB) / m conduit à la valeur vB = 1,9.107 m/s.
Remarque : la vitesse calculée doit toujours être inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide : c = 3.108 m/s...
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