Spectrographe de masse, cyclotron : les champs magnétiques font tourner les particules.
www.ndolomath.comFiche de révision de Physique : « Mouvement dans un champ magnétique », proposée par ndolomath.comndolomath
Mouvement dans un champ magnétique
💡 Idée principale : une particule chargée entrant perpendiculairement dans un champ magnétique uniforme décrit un cercle à vitesse constante. Le rayon dépend de sa masse et de sa charge.
Étapes résumées
Force de Lorentz perpendiculaire à la vitesse.
Mouvement circulaire uniforme.
Rayon : .
Application : séparer des isotopes (spectrographe de masse).
Mouvement circulaire
Formule
La période ne dépend pas de la vitesse : c’est le principe du cyclotron.
Fiche de révision de Physique : « Mouvement dans un champ magnétique », proposée par ndolomath.comndolomath
1. Pourquoi un cercle ?
La force de Lorentz est toujours perpendiculaire à la vitesse : elle ne change que sa direction. L’accélération est centripète et de valeur constante.
2. Comprendre la trajectoire circulaire
Dans un champ magnétique uniforme, la force de Lorentz reste perpendiculaire à la vitesse : elle courbe la trajectoire sans changer la vitesse. La particule tourne donc sur un cercle à vitesse constante. Le rayon dépend de la masse : à charge et vitesse égales, la particule la plus lourde décrit le plus grand cercle. C’est ce qui permet de trier les isotopes.
Le spectrographe de masse
Exemple guidé
Des ions de même charge et de même vitesse, de masses et , entrent dans le même champ B. Compare leurs rayons.
Solution : : . Les deux isotopes arrivent en deux points différents : on les sépare.
Fiche de révision de Physique : « Mouvement dans un champ magnétique », proposée par ndolomath.comndolomath
Spectrographe
Mesure des masses atomiques.
Cyclotron
Accélère des particules pour la médecine.
Aurores polaires
Particules solaires guidées par le champ terrestre.
Tubes cathodiques
Déviation magnétique des électrons.
Calculer un rayon
Exercice type
Un proton () entre à perpendiculairement à un champ . Calcule le rayon et la période.
Solution : . : elle ne dépend pas de la vitesse, c’est le principe du cyclotron.
Fiche de révision de Physique : « Mouvement dans un champ magnétique », proposée par ndolomath.comndolomath
À toi de jouer
1. La vitesse change-t-elle de valeur dans le champ ?
2. Si B double, que devient R ?
3. La période dépend-elle de la vitesse ?
Réponses : non · divisé par 2 · non. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
Erreurs fréquentes
Le mouvement est circulaire seulement si est perpendiculaire à .
Le sens de rotation dépend du signe de la charge.
Masse en kg et charge en C.
Méthode
Montre que le mouvement est uniforme, puis écris pour trouver R.
Fiche de révision de Physique : « Mouvement dans un champ magnétique », proposée par ndolomath.comndolomath