Exercices sur les champs: devoir cyclotron, Exercices de Génie Physique
Eleonore_sa
Eleonore_sa1 April 2014

Exercices sur les champs: devoir cyclotron, Exercices de Génie Physique

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Exercices de physique sur les champs : devoir cyclotron. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Un cyclotron est un accélérateur, la tension maximum U1, le condensateur.
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698-Champs : Devoir cyclotron

Un cyclotron est un accélérateur de particules chargées, constitué de deux cavités semicylindriques vides, les D, à l'intérieur desquelles existe un champ magnétique uniforme Bo, parallèle à l'axe du cylindre formant les deux D. Une source de protons se trouve au centre du cyclotron. Une tension, alternativement égale à + Um et - Um, est appliquée entre les deux D, permettant d'accélérer les protons passant d'un D à l'autre. Si cette tension a une période égale à celle des révolutions des protons, ceux-ci sont accélérés chaque fois qu'ils passent d'un D à l'autre et décrivent une orbite en spirale. Données : Charge du proton e = 1,60.10-19 C .... Masse du proton m = 1,67.10-27 kg QUESTION 1 11 Montrer que la période de révolution T d'une particule chargée dans un champ magnétique ne dépend pas de sa vitesse v. 12 Calculer la vitesse maximum des protons sortant en F. Données : Rayon du cyclotron R = 7,00 cm .... Bo = 0,120T 13 Calculer le nombre de tours que décrivent les protons avant de sortir en F. Donnée : Um = 3,34V QUESTION 2 A la sortie F du cyclotron, les protons pénètrent en O dans un condensateur-plan, dont les armatures de longueur L sont séparées par un distance d. Un écran est placé à la distance D de O, perpendiculairement à l'axe Ox. Faire le schéma classique. 21 Calculer la tension maximum U1 à appliquer entre les armatures de sorte que les protons de vitesse 8.105 m.s-1 puissent quitter le condensateur sans en frapper l'armature supérieure. Données : L = 10,0 cm .... d = 2,00 cm ..... D = 54,0 cm 22 Calculer la distance h entre le point A et le point d'incidence B des protons sur l'écran, quand la tension appliquée au condensateur est U2 = 267V QUESTION 3 L'écran est retiré et, à sa place, est fixée une pellicule photographique percée d'un trou C. Tout le dispositif, ainsi que la région à droite de la pellicule, est immergée dans un champ magnétique uniforme B1 = 5,00.10-2 T, tandis qu'on applique une tension U3 entre les bornes du condensateur. 31 Montrer à l'aide d'un schéma les directions et sens des vecteurs E3 et B1 permettant d'obtenir un parcours rectiligne. 32 Calculer U3 pour que les protons ne soient pas déviés dans le condensateur. Barème : 3 - 3 - 3, 5 - 5, 3 - 3 .... / 25 points Durée: 55 min

   

 

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