physique (première) · Chapitre 2 · Exercice supplémentaire

Un électron initialement au repos est accéléré entre deux plaques…

Interactions fondamentales et notion de champ · Du champ au mouvement · niveau 3 (difficile)

Énoncé

Un électron initialement au repos est accéléré entre deux plaques soumises à une tension $U = 200$ V. On admet que toute l'énergie transférée devient de l'énergie cinétique : $\frac{1}{2} m v^{2} = e U$ .

Calculer l'énergie acquise, en joules puis en électronvolts.
En déduire la vitesse de l'électron ( $m_{e} = 9, 1 \times 1 0^{- 31}$ kg).
Comparer à la célérité de la lumière. Le résultat est-il acceptable ?

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1. Calculer l'énergie acquise, en joules puis en électronvolts.

Élève

Je vois la formule $\frac{1}{2} m v^{2} = e U$ dans l'énoncé, mais pour la première question je ne sais pas trop quoi utiliser : la masse de l'électron ou la charge ?

Regarde ce qui est demandé : l'énergie acquise. Dans la relation donnée, quel membre représente cette énergie ? Et quelles grandeurs y figurent déjà avec leur valeur dans l'énoncé ?

Élève

L'énergie, c'est $\frac{1}{2} m v^{2}$ , donc le membre de gauche. Mais à droite il y a $e$ et $U$ … $e$ , c'est la charge élémentaire, non ?

Oui, $e$ est la charge élémentaire, une constante que tu trouves dans tes données ou ta calculatrice. Tu as donc tout pour calculer l'énergie en joules. Ensuite, pour la convertir en électronvolts, rappelle-toi ce que signifie exactement cette unité : à quoi correspond $1$ eV ?

L'IA ne donne pas la réponse : elle pose la question qui fait avancer. Le corrigé de cet exercice n'est pas publié : à toi de continuer.

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