1.La force magnétique peut modifier l’énergie cinétique d’une particule chargée.
2.Le poids d’une particule chargée est généralement négligé devant les forces électrique et magnétique.
3.Dans un champ électrostatique uniforme, une particule lancée avec une vitesse non colinéaire au champ décrit une trajectoire circulaire.
4.La pulsation cyclotron ωc dépend de la vitesse initiale v0 de la particule.
5.Le sens de rotation d’une particule chargée dans un champ magnétique dépend du signe de sa charge.
On considère un électron et un proton séparés par le rayon de Bohr, r=5,3×10−11 m (distance typique dans un atome d’hydrogène).
Calculer la force électrique Fe entre les deux particules.
D’après l’exemple du cours, Fe=4πε0r2e2 : Fe=4π×8,85×10−12×(5,3×10−11)2(1,60×10−19)2≈8,19×10−8 N
Calculer la force gravitationnelle Fg entre les deux mêmes particules.
Fg=r2Gmemp=(5,3×10−11)26,67×10−11×9,11×10−31×1,67×10−27≈3,61×10−47 N
Calculer le rapport Fe/Fg.
FgFe≈2,27×1039 Ce rapport, encore plus écrasant que celui de l’exemple du cours (qui comparait deux protons), confirme que la gravitation est totalement négligeable à l’échelle atomique.
Un proton, initialement au repos, est accéléré par une différence de potentiel U=500 V.
Calculer l’énergie cinétique acquise, en eV puis en joules. Quelle est sa valeur en joules ?
D’après la définition du cours, Ec=eU=500 eV : Ec=500×1,60×10−19=8,0×10−17 J
En déduire la vitesse v acquise par le proton.
D’après la proposition du cours, v=2eU/mp : v=1,67×10−272×1,60×10−19×500≈3,10×105 m/s Soit environ 0,10 % de la vitesse de la lumière : les effets relativistes restent négligeables, a fortiori plus encore que pour l’électron de l’exemple du cours, le proton étant environ 1800 fois plus massif.
5 blocs de plus : les autres énoncés et tous les corrigés, rédigés en entier. Le reste du programme est écrit de la même main, avec les figures interactives et votre progression.