Avant le développement et la généralisation des écrans LCD, les
oscilloscopes, les écrans d’ordinateurs et les téléviseurs étaient
constitués d’un tube cathodique.
À la base du tube cathodique, un canon à électrons émet et accélère
des électrons en direction de l’écran (doc. 1). Au cours de leur trajet,
les électrons passent à l’intérieur de deux condensateurs plans C1 et C2 chargés qui permettent de dévier les électrons horizontalement (C1) et verticalement (C2).
En fin de course, les électrons impactent l’écran sur lequel est
déposée une couche électroluminescente.
On étudie la déflexion dans le condensateur C2.
1. L’électron pénètre dans le condensateur C2 avec une vitesse horizontale v0 (doc. 2). Représenter la force électrique Fe subie.
En considérant que Fe, les équations horaires sont :
{x(t)=v0⋅ty(t)=−21me⋅E⋅t2
2. Déterminer l’équation de sa trajectoire et sa nature.
3. Préciser le mouvement de l’électron après sa sortie du condensateur.
Doc. 1
Tube cathodique
► Schématisation du trajet des électrons
dans le tube cathodique.
Doc. 2
Condensateur plan
► Passage d’un électron entre deux
armatures d’un condensateur plan.
Doc. 3
Oscilloscope
Protocole de réponse
1. Rappeler l’expression de la force électrique
et tenir compte du signe de la charge de
l’électron.
2. Exprimer t en fonction de x grâce à la
première équation horaire, puis remplacer
dans la deuxième.
3. Appliquer le principe de l’inertie.
Solution rédigée
1. On exprime la force
électrique :
Fe=q⋅E=−e⋅E
La force électrique est dirigée dans le sens opposé au champ électrique.
2. En utilisant la première équation :
x=v0⋅t t=v0x
On substitue t par son expression dans la seconde équation :
y(x)=−21me⋅E⋅(v0x)2 y(x)=−21m⋅v02e⋅E⋅x2
La trajectoire est une parabole.
3. L’électron ne subit plus de force électrique. D’après le principe d’inertie, son mouvement est rectiligne uniforme.
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Mise en application
Découvrez l'exercice 32, Détermination de la viscosité du glycérol pour travailler cette notion.
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