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sélecteur de vitesse pour particules chargées (France bac juin 93) En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.
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accélération, déviation des ions filtre de vitesse
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Une chambre d'ionisation produit des ions 20Ne+ et 22Ne+ de masses respectives m1et m2. Le poids est négligeable devant les forces électromagnétiques et leur mouvement a lieu dans le vide. Les ions pénetrent avec une vitesse initiale négligeable dans un accélérateur où ils sont soumis à un champ électrique uniforme crée par une tension U0=VM-VN établie entre 2 plaques conductrices M et N . On désigne par v1 et v2 les vitesses des ions 20Ne+ et 22Ne+ lors du passage en O1. charge élémentaire e=1,6 10-19 C.
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q UMN >0 La charge q est positive donc UMN >0 soit VM >VN. Le champ électrique pointe vers le plus petit potentiel donc vers N. le théorème de l'énergie cinétique s'écrit entre M et N: 0,5 m1v1² =eU0. v1² =2eU0 / m1. caluler la masse en kg : 0,02/ 6,02 1023 = 3,322 10-26 kg v1² = 2*1,6 10-19 *2 104 / 3,322 10-26 = 1,928 1011 v1 = 4,39 105 m s-1. même travail pour l'autre ion :0,5 m2v2² =eU0. m1v1² = m2v2² =2eU0 v2² =m1/m2 v1² d'où v2 = 4,186 105 m s-1. ![]() La tension UQP est positive : le champ électrique pointe vers le plus petit potentiel soit vers P la charge q est positive, alors la force électrique a le sens du champ électrique. la force magnétique opposée (mouvement uniforme) à la force électrique pointe vers Q. le vecteur charge fois vitesse pointe vers la droite. La règle de la main droite donne le sens du champ magnétique. Le mouvement de l'ion 20Ne+ étant rectiligne uniforme, la somme des forces est nulle. la norme des forces est égale eE=ev1B ou E=U / d = v 1B soit U= d v 1B distance en mètre d=0,05 m U=0,05*4,39 105 *0,1 = 2195 V. mouvement de l'ion 22Ne+ : la force électrique ne dépend que de la charge et de la tension U, elle n'est pas modifiée la force magnétique est proportionnelle à la vitesse de l'ion : or cet ion plus massif a une vitesse plus faible que v1. La force magnétique sera plus petite que la force électrique . La somme des forces n'est pas nulle, elle est égale à une force verticale dirigée vers P, de norme constante. Le mouvement de cet ion 22Ne+ sera uniformément accéléré : la trajectoire sera un arc de parabole. cet ion ne pourra pas sortir par le trou O2, ( tant qu'on ne modifie pas la tension U) il va heurter la paroi du sélecteur de vitesse. Seuls les ions O1 sortiront par le trou O2.
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