Comment déformer une image sur l’écran

Si on approche un aimant d’un oscilloscope ou d’un téléviseur ancien, on observe une déformation de l’image affichée sur l’écran.Cette expérience montre que la trajectoire des électrons est modifiée par la présence du champ magnétique.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un aimant puissant

  • un oscilloscope

Montage et réalisation

Plaçons un puissant aimant droit au voisinage de l’écran d’un oscilloscope.
Nous constatons que le signal affiché est fortement distordu, pour redevenir normal dès qu’on éloigne l’aimant.
Pour expliquer l’origine de cette déformation de l’image, il faut enlever le signal et laisser le faisceau d’électrons arriver au centre de l’écran.
La présence du champ magnétique apporté par l’aimant crée sur chaque électron du faisceau une force appelée force de Lorentz, ce qui les fait dévier et modifie leur point d’impact sur l’écran.

Explications

Pour expliquer l’origine de cette déformation de l’image, il faut enlever le signal et laisser le faisceau d’électrons arriver au centre de l’écran.
L’aimant modifie la trajectoire du faisceau d’électrons qui se trouve dans le tube cathodique . Les électrons en mouvement plongés dans un champ magnétique subissent une force de Lorentz qui les dévie. Leur point d’impact sur l’écran se trouve ainsi modifié.

La force de Lorentz est perpendiculaire à la fois à la trajectoire du faisceau et à la direction du champ magnétique.
Sa direction et son sens peuvent être trouvés simplement, à l’aide d’une règle appelée « les trois doigts de la main droite ».

Remarques

Ne pas réaliser cette expérience avec un écran couleur ! Les écrans couleur comportent un masque métallique situé derrière l’écran qui permet de focaliser les trois faisceaux électroniques sur les points colorés fluorescents correspondants de l’écran.
Un aimant placé à proximité de ce masque pourrait l’aimanter légèrement et induire des modifications de l’image (surtout de sa couleur) qui persisteraient après l’éloignement de l’aimant.
Les oscilloscopes et les moniteurs noir et blanc ne possédant pas de masque derrière l’écran, ils risquent moins de subir des dommages permanents.
On veillera cependant à ne tenir l’aimant que très peu de temps devant l’écran car il y a à proximité des tubes cathodiques un certain nombre de pièces (aimants de déviation ou bobines de focalisation supplémentaires…) qui pourraient être endommagées durablement.

 

Références

Université en ligne : force de Lorentz

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