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14. CHAMP ÉLECTROSTATIQUE, ÉNERGIE POTENTIELLE ÉLECTROSTATIQUE Exercice 4 Au cours d'une séance de travaux pratiques, un professeur de physique-chimie apprend à ses élèves le fonctionnement de l'oscilloscope, en s'appuyant sur le schéma ci-contre. Les électrons sortent du canon à électron avec une vitesse supposée nulle et sont ensuite accélérés par une tension U= 1600 V appliquée entre la cathode C et l'anode A. Ils pénètrent enfin avec une vitesse v₁ = Vд entre les plaques 176 de déviation horizontales en un point O situé à égale distance de chacune d'elle. Lorsque la tension U = 500 V est appliquée à ces plaques distantes de d = 2 cm, les électrons sortent de l'espace champ, en un point S tel que KS = L = 0,6 cm. Après S les électrons rencontrent l'écran fluorescent et forment un spot. L'origine des potentiels est fixée au point O. Le professeur demande aux élèves de déterminer l'énergie cinétique des électrons à leur sortie des plaques. Donnée e 1,6.10-19 C Tu fais partie de la classe 1. Donne le rôle de l'oscilloscope. 2. Calcule : 2.1 la vitesse vд des électrons à la sortie du canon puis déduis-en leur énergie cinétique ECA 2.2 le potentiel Vs du point S de l'espace champ. 3. Calcule en joule et en keV, l'énergie potentielle électrostatique d'un électron: 3.1 en O 3.2 en S. Déduis en l'énergie cinétique de sortie Ecs des électrons en keV.​

Sagot :

Réponse:

**1. Rôle de l'oscilloscope :**

L'oscilloscope est utilisé pour visualiser et mesurer des signaux électriques variables au fil du temps. Il permet de représenter graphiquement les variations de tension en fonction du temps, ce qui est essentiel pour comprendre le fonctionnement de circuits électroniques et d'autres phénomènes électriques.

**2. Calculs :**

**2.1. Vitesse des électrons à la sortie du canon et énergie cinétique (ECA) :**

La vitesse des électrons à la sortie du canon (\(v_д\)) peut être calculée à partir de l'énergie cinétique initiale (\(ECA\)).

\[ ECA = eU \]

\[ v_д = \sqrt{\frac{2ECA}{m}} \]

(avec \(e\) étant la charge de l'électron, \(U\) la tension d'accélération et \(m\) la masse de l'électron)

**2.2. Potentiel \(V_s\) du point S :**

Le potentiel au point S peut être calculé en utilisant la relation entre la tension, la distance et le potentiel.

\[ V_s = U - \frac{e}{d}L \]

(avec \(d\) étant la distance entre les plaques, \(L\) la distance KS)

**3. Calcul de l'énergie potentielle électrostatique et énergie cinétique de sortie :**

**3.1. En O :**

\[ EPO = eV_O \]

(avec \(V_O\) étant le potentiel en O)

**3.2. En S :**

\[ EPS = eV_s \]

(avec \(V_s\) le potentiel au point S)

L'énergie cinétique de sortie (\(ECS\)) peut être déduite en soustrayant l'énergie potentielle électrostatique en S de celle en O.

\[ ECS = EPS - EPO \]

N'oublie pas de convertir les unités si nécessaire (par exemple, de volts à joules ou de joules à kiloélectrons-volts).