Avdelingfor ingeniørfag. Deleksameni elektrofysikk. Emne: IRE Kl. 0900: desember Antalloppgavesider 4 Antallsider med formler 1

Transkript

1 Avdelingfor ingeniørfag ehogskolen i østfold Deleksameni elektrofysikk Emne: IRE22512 Kl. 0900: desember 2015 Antalloppgavesider 4 Antallsider med formler 1 Tillatte hjelpemidler: Godkjent kalkulator, enhver matematisk formelsamling og utdelte kapitteloppsummeringer. Alledeloppgaver tilleggeslikvekt. I oppgave 6 gis 5 ulike delpunkter hvor bare en skal besvares. Alleteller det samme og det kan velgeshelt fritt. Besvaresflere,teller den svakeste. Kandidaten må selvkontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Besvarelsenskal i sin helhet besvares på egne ark. Sensurfrist: 14.januar 2016 Faglærer Telefon Per Erik Skogh Nilsen

2 Avdeling for ingeniørfag Høgskoleni østfold Oppgave 1 En platekondensator består av to plater med areal A og innbyrdes avstand d. Potensialforskjellenmellom platene er V. e0a (3,V)2 Visat den elektriskekraften fra den ene platen på den andre kan skrivessom 2d2 Toladninger liggerpå x-aksen. Ladning 1er på 17jiC og er plassert i origo (xj = 0,0). Ladning 2 er på 48pC og er plassert 10cm til høyre for ladning 1 (x2= 10cm). Det blir opplyst at det elektriskefeltet er null et sted mellom dem. Bestem hvor det er. Oppgave 2 En homogen kule av isolerende materiale har radius R og netto ladning Q. Bruk Gauss lov til bestemme det elektriske feltet i avstanden r R som funksjon av Q, r, R ogeo. BrukGausslovtil å vise at det elektriskefeltet fra en uendelig lang strømførende ledning dobles når avstanden halveres. Oppgave 3 En metallstang med masse m glir uten friksjon på to parallelle ledere i innbyrdes avstand L som vist på figuren. De to parallelle lederene er koplet sammen via en motstand R slik at vi får en lukket krets. Helekretsen befinner seg i et uniformt magnetfelt ä som går vinkelrett inn i planet. Stanga gis hastigheten v mot høyre. Da induseres det en strøm I i kretsen. R X leder Hvorstor blir strømmen I i kretsen? Gjørrede for om den går med ellermot urviserene. Hva er størrelse og retning til den magnetiske krafta på stanga? Beskrivhva som skjer videre med kretsen når tiden går. Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk høsten

3 Høgskoleni østfold Oppgave 4 Figurenviser en massespektrograf. Ioner med massn m og ladning q starter i ro og blir akselerert av en potensialforskjell V. De går gjennom et fartsfiltersom fungerer som en fartsvelger med både et magnetfelt ut av arket og et elektrisk felt. De går videre inn i et område med bare magnetfelt (samme magnetfeltet som før) med farten u. Ionet går videre i en krum bane til det treffer den fotografiskeplaten i avtanden r fra der det kommer ut av fartsvelgeren. Hvilketfortegn har ladningen til ionet på figuren? Visat det elektriskefeltet i fartsvelgeren (fartsfilteret)er gitt ved E = B. \12qV Visat massen til ionet er gitt ved m = qrb ION % akselerasjonsspeaning I fartsfitter fotografisk plate + I g I 41 Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten

4 Hogskoleni østfold Oppgave 5 (a) Det går en elektrisk strøm i gjennom en sylinderformet resistor, (radius ro,lengde 1og resistanse R), som vist på figuren. k / 0 (Symbolenepå figuren viser enhetsvektorene til sylinderkoordinatene) Strømmen går i og magnetfeltet i Ô. Fra amperes lov kan det vises at størrelsen til magnetfeltet i avstand r fra aksen er gitt r i ved B = 2irr0. ir Fra bl.a. ohms lovkan det vises at det elektriske feltet har størrelsen E = 1-1 Bestem størrelsen og retningen av poyntingvektoren S= ExB og tolk dem fysisk. 110 (b) Enradiostasjon på jordas overflatesender ut en elektromagnetisk sinusbølge med gjennomsnittlig effektpå 50 kw.anta at bølgene sendes ut likt i alle retninger over bakken. Satelitt Intensiteten til bølgen er definert som effekten per areal samtidig som den i dette tilfellet er lik gjennomsnittsverdien av Poyntingvektoren. Bestem maksimalverdiene til det elektriske og det magnetiske feltet (Ernaksog Brnaks). Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten

5 Høgskoleni østfold Oppgave 6 I denne oppgaven skal ett delpunkt ((i)til (v))besvares. Alleteller det samme. Besvaresfler enn 1,teller den svakeste. Hva er forskjellenpå Faradayslov med og uten elektriskkrets? Gjør rede for hva en eddystrøm er og forklarhvordan de blir brukt i minst 2 praktiske anvendelser. Forklarhva Ampere-Maxwellslov,forskyvingsstrømomg strøm gjennom en kondensator har med hverandre å gjøre. Gien fysiskforklaring av alle leddene i Maxwellsligninger. Forklar beskriv hva Meissnereffekter og hvordan temperaturer påvirker ledningsevne nær det absolutte nullpunktabsolutt nullpunkt. Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten

6 (h) Høgskolen1østfold Noen ekstra formler 47rr3 Volumav kule : V= 3 Volumav sylinder: V =Irr2h Arealkuleoverflate: A=47rr2 Arealsylinderoverflate: A=27rrh+27rr2 N Vakuumspermeabiliteten: Po= 47r 10 -A-2- Vakuumspermittiviteten: Eo= 8, Nm2 Lysfarti vakuum: c = 3, C2 Deleksamen for elektrofysikk i IRE22512 Statistikk og elektrofysikk - høsten 2015