Mesure du rapport e / m


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Méthode du tube à hydrogène
On trouve ce dispositif chez divers fabricants de matériel d'enseignement de la physique. Une sphère de verre contient un canon à électrons. Un gaz sous très faible pression (en général de l'hydrogène) est introduit dans l'ampoule. Le faisceau ionise le gaz sur sa trajectoire qui devient ainsi visible.
Deux bobines de Helmholtz créent un champ magnétique uniforme au niveau de la trajectoire des électrons.
Le champ magnétique engendre la force de Laplace : F = e.vB.

Pour des valeurs convenables de B et du potentiel accélérateur, les électrons décrivent un cercle.
De la mesure du rayon, il est possible de déduire la valeur du rapport e / m.

Méthode de J. J. Thomson :
Dans cette méthode, on utilise un champ électrique (condensateur plan) et un champ magnétique (bobines de Helmholtz ) perpendiculaires.
La trajectoire est complexe, mais on montre que si la déviation du faisceau est nulle alors la vitesse initiale des électrons est égale à E / B.
Si on supprime le champ magnétique, les électrons décrivent une parabole entre les armatures du condensateur. De la mesure de la déviation du faisceau à la sortie du condensateur, il est possible de déduire e/m.


Utilisation :
 Méthode du tube : Avec le pointeur de la souris, déplacer les curseurs de réglage du courant I et de la tension accélératrice V.
De la relation ½m.v2 = e.V déduire v.
Le champ magnétique est donné par la relation B(T) = 2,510-4.I(A).
Déterminer la valeur du rapport e/m.

Méthode de Thomson :  Avec le pointeur de la souris, déplacer les curseurs de réglage du courant I et de la tension V appliquée entre les armatures du condensateur pour annuler toute déviation du faisceau.
Le champ magnétique est donné par la relation : B(T) = 2,510-4.I(A).
Le champ électrique est donné par la relation E (V/m)= V(V) / 0,12. En déduire la valeur de la vitesse Vo. Supprimer le champ magnétique en décochant la case idoine. La longueur L du condensateur est égale à 18,25 cm.
En déduire la durée du trajet des électrons dans le condensateur, puis la valeur du rapport e/m.


tube e/mDans ce type de tube, un large faisceau d'électrons frappe un écran fluorescent légèrement incliné sur la trajectoire.
On observe sur l'écran la trace d'un faisceau filiforme.
Les bords horizontaux de l'écran constituent un condensateur plan.