Exercices
CHAPITRE 18 – MOUVEMENT D’UNE PARTICULE CHARGÉE DANS UN CHAMP
S’ENTRAÎNER
18.1 Chambre à bulle ()
Pour visualiser les trajectoires des particules
chargées, les premiers détecteurs étaient des
« chambre à bulles » dans lesquelles les particules (électrons, protons, neutrons, etc...) déclenchaient la formation de bulles dans un liquide et marquaient ainsi leur passage par une
traînée de bulles. La figure ci-contre représente un cliché typique des traces observées
lors d’une collision à haute énergie de particules au CERN. Sur le côté droit, on a schématisé les trois types de trajectoires observées
avec leur sens de parcourt.
− →
B
1
2
3
Dans ces chambres à bulles, il règne un champ magnétique uniforme
− →
B . Par ailleurs, le
passage dans le liquide conduit à une lente décélération des particules.
1. Déterminer le signe de la charge pour les trois types de trajectoires observées.
2. Expliquer qualitativement pourquoi les trajectoires observées ne sont circulaires mais s’enroulent en spirales dont le rayon diminue.
18.2 Grandeurs cinétiques d’une particule chargée dans un champ magnétique ()
Une particule de charge q, de masse m et de vitesse − → v 0 pénètre dans une région où règne un
champ magnétique
− →
B constant et uniforme avec − → v 0 ⊥
− →
B . Comparer les valeurs des quantités
suivantes à l’entrée et à la sortie de la zone :
1. énergie cinétique,
2. quantité de mouvement,
3. moment cinétique par rapport au centre de la trajectoire.
18.3 Action d’un champ magnétique sur un proton ou sur un électron ()
Un électron et un proton de même énergie cinétique décrivent des trajectoires circulaires dans
un champ magnétique uniforme. Comparer :
1. leur vitesse,
2. le rayon de leur trajectoire,
3. leur période.
670
CHAPITRE 18 – MOUVEMENT D’UNE PARTICULE CHARGÉE DANS UN CHAMP
S’ENTRAÎNER
18.1 Chambre à bulle ()
Pour visualiser les trajectoires des particules
chargées, les premiers détecteurs étaient des
« chambre à bulles » dans lesquelles les particules (électrons, protons, neutrons, etc...) déclenchaient la formation de bulles dans un liquide et marquaient ainsi leur passage par une
traînée de bulles. La figure ci-contre représente un cliché typique des traces observées
lors d’une collision à haute énergie de particules au CERN. Sur le côté droit, on a schématisé les trois types de trajectoires observées
avec leur sens de parcourt.
− →
B
1
2
3
Dans ces chambres à bulles, il règne un champ magnétique uniforme
− →
B . Par ailleurs, le
passage dans le liquide conduit à une lente décélération des particules.
1. Déterminer le signe de la charge pour les trois types de trajectoires observées.
2. Expliquer qualitativement pourquoi les trajectoires observées ne sont circulaires mais s’enroulent en spirales dont le rayon diminue.
18.2 Grandeurs cinétiques d’une particule chargée dans un champ magnétique ()
Une particule de charge q, de masse m et de vitesse − → v 0 pénètre dans une région où règne un
champ magnétique
− →
B constant et uniforme avec − → v 0 ⊥
− →
B . Comparer les valeurs des quantités
suivantes à l’entrée et à la sortie de la zone :
1. énergie cinétique,
2. quantité de mouvement,
3. moment cinétique par rapport au centre de la trajectoire.
18.3 Action d’un champ magnétique sur un proton ou sur un électron ()
Un électron et un proton de même énergie cinétique décrivent des trajectoires circulaires dans
un champ magnétique uniforme. Comparer :
1. leur vitesse,
2. le rayon de leur trajectoire,
3. leur période.
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