Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori



Like dokumenter
Løsningsforslag for eksamen i FY101 Elektromagnetisme torsdag 12. desember 2002

Newtons lover i én dimensjon

UNIVERSITETET I OSLO

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

EKSAMEN i. MA-132 Geometri. Torsdag 3. desember 2009 kl Tillatte hjelpemidler: Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Kalkulator.

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002/MNFFY101 GENERELL FYSIKK II Lørdag 6. desember 2003 kl Bokmål

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Mandag E = V. y ŷ + V ẑ (kartesiske koordinater) r sin θ φ ˆφ (kulekoordinater)

UNIVERSITETET I OSLO

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Sammendrag, uke 14 (5. og 6. april)

b) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladd partikkel.

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Oppgave 1 a)1 b)3 c)2 d)3 e)3 f)2 g)3 h)2 i)1 j)2 k)1 l)2

Fysikk-OL Norsk finale 2005

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

b) 3 MATEMATISKE METODER I 1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Repetisjonsoppgaver Bruk av regneregler: 1 Regn ut: e) 0 x ) 4 3 d) 4 x f) 5y

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

Kapittel 2: Krumlinjet bevegelse

Øving 8. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

FAG: MA-209 Matematikk 3 LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

Eksamen i MA-104 Geometri Løsningsforslag

Oppsummering Fysikkprosjekt

c) etingelsen fo at det elektiske feltet E e otasjonsinvaiant om x-aksen e, med E og ee som denet ovenfo, at e E = E. Dette skal gjelde fo en vilkalig

Eksamen i TFY4205 Kvantemekanikk Mandag 8. august :00 13:00

Matematikk 3MX AA6524 / AA6526 Elever / privatister Oktober 2002

Betinget bevegelse

Løsningsforslag sist oppdatert

Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk. EKSAMEN I FAG TFY 4102 FYSIKK Fakultet for Naturvitenskap og teknologi

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28. Rottmann integraltabell (s. 137) μ r. μ r. μ r. μ r

Løsning midtveiseksamen H12 AST1100

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi LØSNING TIL PRØVE 2 I FYS135 - ELEKTRO- MAGNETISME, 2004.

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Løsning øving 12 N L. Fra Faradays induksjonslov får vi da en indusert elektromotorisk spenning:

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

FAG: MA-209 Matematikk 3 LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Newtons lover i én dimensjon (2)

( 6z + 3z 2 ) dz = = 4. (xi + zj) 3 i + 2 ) 3 x x 4 9 y. 3 (6 2y) (6 2y)2 4 y(6 2y)

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIF4028 FYSIKK MED ELEKTROMAGNETISME Mandag 7. august 2000 Tid:

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Kap 28: Magnetiske kilder

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

EKSAMEN I FAG SIF 4008 FYSIKK Mandag 7. mai 2001 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 9. Veiledning: 18. oktober. Innleveringsfrist: 23. oktober kl 14.

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Konstanter og formelsamling for kurset finner du bakerst Merk: Figurene til oppgavene er ofte på en annen side enn selve oppgaven

Kap 28: Magnetiske kilder

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

1 Virtuelt arbeid for stive legemer

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

EKSAMEN I EMNE SIF4005 FYSIKK For kjemi og materialteknologi Onsdag 11. desember 2002 kl

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Eksamensoppgave i TEP4105 FLUIDMEKANIKK

Andreas. har 8 sider

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag TEP 4110 FLUIDMEKANIKK 18.desember ρ = = = m / s m / s 0.1

Magnetisk hysterese. 1. Beregn magnetfeltet fra en strømførende spole med kjent vindingstall.

Løsningsforslag Fysikk 2 Vår 2013 Oppgav e

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Fiktive krefter. Gravitasjon og planetenes bevegelser

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

Laboratorieøvelse i MNFFY1303-Elektromagnetisme Institutt for Fysikk, NTNU MAGNETISK HYSTERESE

Forelesning 9/ ved Karsten Trulsen

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

FAG: Fysikk FYS122 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Tore Vehus (linjedel)

8 Eksamens trening. E2 (Kapittel 1) På figuren er det tegnet grafene til funksjonene f og g gitt ved

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Tillatte hjelpemidler: Lærebok og kalkulator i samsvar med fakultetet sine regler Oppgave 1 En funksjon f er gitt ved f ( x) ( x 2) e x.

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi EKSAMEN I FYS135 - ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

FYS1120 Elektromagnetisme ukesoppgavesett 7

Transkript:

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt unde eksamen: Ola Hundei, tlf. 93411 (mobil: 95143671) Eksamen TFY 4240: Elektomagnetisk teoi 8 desembe 2007 kl. 09.00-13.00 Bokmål Tillatte hjelpemidle: C. Rottmann: Matematisk Fomelsamling (alle spåkutgave) Banett & Conin: Mathematical Fomulae Øgim: Støelse og enhete i fysikken Typegodkjent kalkulato, tomt minne i henhold til liste utabeidet av NTNU Se også oppgitte fomle side 5-8. Oppgavene e utabeidet av: Ola Hundei Jon Andeas Støvneng 1

Oppgave 1 En ledende stav kan gli fiksjonsfitt på to paallelle skinne slik som vist på figuen. Skinnene e i ene enden fobundet gjennom en motstand R, slik at systemet danne en lukket stømsløyfe som vist på figuen. Figu 1 Sløyfa ligge i x-z-planet (hoisontalplanet) med skinnene langs x-aksen. Avstanden mellom skinnene e L. Systemet befinne seg i et magnetfelt B. Magnetfeltet ligge i x-y-planet og danne 45 o med sløyfas plan. B x = B y > 0, B z = 0. Styken av magnetfeltet e B. a) Beegn fluksen gjennom sløyfa som funksjon av posisjonen x til staven. x egnes fa sløyfas venste kant. Staven beveges med en konstant hastighet v mot høye (se figu 1). Beegn stømmen i sløyfa. Angi etningen av stømmen. b) På gunn av stømmen i sløyfa og det yte feltet B vil det vike en kaft på staven. Angi støelse og etning av denne kaften. Angi også den mekaniske effekt vi må buke fo å bevege staven og sammenlign denne med den Ohmske vameutviklingen i motstanden R. c) Kaften unde b) vil også ha en vetikal komponent. Fo tilstekkelig sto vedi av B vil den vetikale kaften bli så sto at staven et lite øyeblikk vil lette fa skinnene. Beegn denne vedien nå stavens masse e m og tyngdens akseleasjon e g. d) Vi skal så se på hvodan et magnetfelt kan bukes til å holde gjenstande svevende, f.eks. et tog på "magnetiske skinne". Dette kalles magnetisk levitasjon. I det homogene magnetfeltet ove et stømføende plan plassees en lede paallelt med stømetningen i planet. Anta nå at planet sette opp et felt B = 2,0 T. Hvilken støm må sendes gjennom ledeen fo at kaften på den skal bli sto nok til å løfte 1 tonn p. mete av ledeen? I hvilken etning må stømmen gå? 2

Oppgitt: μ 0 = 4 10-7 T A -1 m g = 9,81 m/s 2 Oppgave 2 a) Vi skal i denne oppgaven se på efleksjon fa en filmdekt flate; se figu 2. Figu 2 Vis at efleksjonskoeffisienten i dette tilfelle kan skives på fomen: = 01 + 12 e2i 1 1+ 12 01 e 2i 1 og tansmisjonskoeffisienten t = t 01 t 12 ei 1 1+ 12 01 e 2i 1 He e 01 Fesnels efleksjonskoeffisient på genseflata mellom medium 0 og 1, mens t 01 e tansmisjonskoeffisienten gjennom den samme genseflata og analogt fo ande indekse. Uttykk fasekonstanten ved hjelp av elevante støelse. b) Vis at følgende sammenheng mellom efleksjonskoeffisiente gjelde 02 = 01 + 12 1+ 01 12 Du kan anta nomalt innfall. Fokla med od hvofo dette også må væe tilfelle. 3

c) En mikobølge antenne som ståle ut 10 GHz bølge, e bygget inn i en boks laget av plast. Hva e den minste veggtykkelsen boksen må ha fo at veggen ikke skal væe synlig fo mikobølgene? Anta vinkelett innfall av mikobølgene mot plastveggene. Bytningsindeksen til plastmateialet e 2.5 Oppgave 3 Vi skal i denne oppgaven studee dipolstålingen fa en oscilleende ladnings- og stømfodeling med en tidsavhengighet gitt som e it. Vektopotensialet e i det geneelle tilfelle gitt som A (,t) = μ 0 J ( ) e i(tk ip ) d 4 ip De ulike støelsene e gitt i figu 3. I ligningen e dessuten e ip = = Figu 3 a) Fokla hvofo vi få ledd av typen e i(tk ip ) i integanden. Fokla videe hvilke betingelse/antakelse som ligge til gunn nå vi til laveste oden i fjensonen skive vektopotensialet på fomen A (,t) = μ 0 e i(tk) 4 J ( )d b) Anta nå at vi ha en dipol av endelig lengde, en dipolantenne (se figu4). Fokla hvilken av antagelsene du diskutete unde punkt a) som nå ikke e oppfylt. Vektopotensialet fo en slik antenne e i stålingssonen geneelt gitt av A (,t) = μ 0 e i(tk) 4 J ( )e ik ˆ d 4

Figu 4 Anta at dipolen e en tynn antenne(se figu 4) som ligge langs z-aksen og de stømmen e gitt av I(z) = I o sinkz fo 0 z 2 ; = 2 k I(z) = I o sinkz fo 2 z 0 Finn vektopotensialet fa antenna. Oppgitt: / 2 ikz cos sinkze dz = 1+ ei cos k sin 2 0 0 / 2 sinkze ikz cos dz = 1+ ei cos k sin 2 c) Vi skal så se næmee på utstålingen fa en slik antenne. i) Ta utgangspunkt i at Poyntings vekto e gitt av S = 0 2 (ˆ A ) 2 ˆ μ 0 og beegn vinkelfodelingen fo stålingen fa antenna et poladiagam. Finn også den totale utstålte effekt P. dp. Plott vinkelfodelingen i d / 2 (1+ cos( cos)) 2 Oppgitt: d = 1.66 sin 0 5

ii) Vi definee en antennes diektivitet som D = 42 S max P He e avstanden fa antenna og S max e maksimalvedien av Poyntings vekto. Finn D fo antenna. iii) Vi definee videe stålingsmotstanden fo antenna ut fa fomelen P = 1 2 I 2 0 R Rad Vis at R Rad få dimensjonen ohm og beegn R Rad fo antenna. d) Vi skal til slutt se litt på magnetisk dipolståling. i) Vektopotensialet fo magnetisk dipolståling e gitt av A (,t) = μ 0 e i(tk) ikˆ 4 = μ 0 ik 4 e i(tk) (ˆ M 0 ) 1 2 ( 'J ( ))e ikˆ ' d Finn vektopotensialet fo antenna ovenfo. ii) Anta at vi ha en liten sikulæ stømsløyfe slik at vi kan se bot fa e ikˆ ' leddet. Beegn M 0 fo en sikulæ stømsløyfe med adius R og som føe stømmen I. Hint: Buk sylindekoodinate og uttykk stømmen ved hjelp av passende deltafunksjone. 6

7

Magnetostatikk Electic esistance: R = l A Capacitance fo paallel plate condense: C = A d Electic enegy stoed in condense: Paallel coupling: Seies coupling: U = 1 2 qv = 1 2 C = i C i 1 C = 1 i C i q 2 C The magnetic foce F on a chage with velocity v: F = q v B Magnetic foce on a conducto with cuent I: df =Idl Magnetic field fom a chage with velocity v B B = μ 0 qv ˆ 4 2 Biot-Savats law: Ampees law: Magnetic field in long coil: db = μ 0 Idl ˆ 4 2 B dl =μ0 I innenfo B = μ 0 ni Magnetic field fom long, cuentcaying conducto B = μ 0I 2 8

9

10

11

12