EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS- 1002 Elektromagnetisme Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154



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

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne Rottmann: Matematisk Formelsamling A.T. Surenovna: Norsk russisk ordbok

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 11. Veiledning: november.

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

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

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

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

FYS1120 Elektromagnetisme H10 Midtveiseksamen

To sider med formler blir delt ut i eksamenslokalet. Denne formelsamlingen finnes også på første side i oppgavesettet.

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 3. 1 Teorispørsmål. (20 poeng)

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling.

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON

Øving 15. H j B j M j

NORGES TEKNISKNATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 9. desember 2005 Tid: kl

Forelesning nr.7 INF Kondensatorer og spoler

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika. Van de Graaff generator. Kap Van de Graaff-generator i Gamle fysikk, 1952

UNIVERSITETET I TROMSØ. EKSAMENSOPPGAVE i FYS-1002

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

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

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

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C = 1volt

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

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

7.1 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR TILKOPLET ENKELTVIS 7.1 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR TILKOPLET VEKSELSTRØM ENKELTVIS

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Oppgave 4 : FYS linjespesifikk del

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

D i e l e ktri ku m (i s o l a s j o n s s to ff) L a d n i n g i e t e l e ktri s k fe l t. E l e ktri s ke fe l tl i n j e r

EKSAMENSOPPGAVE. Dato: Fredag 01. mars Tid: Kl 09:00 13:00. Administrasjonsbygget B154

UNIVERSITETET I OSLO

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

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

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. EMNE: FYS 120 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 120 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 11.

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

UNIVERSITETET I OSLO

Den franske fysikeren Charles de Columb er opphavet til Colombs lov.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 10.

Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

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

Onsdag og fredag

Innhold. Innledning 13

EKSAMEN I EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING EKSAMEN I FAG BØLGEFORPLANTNING LØRDAG/LAURDAG 19. MAI 2001 TID: KL

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 10.

FYS1120 Elektromagnetisme

Kapasiteten ( C ) til en kondensator = evnen til å lagre elektrisk ladning. Kapasiteten måles i Farad.

Oppgave 3: Motstand, Kondensator og Spole

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

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

En del utregninger/betraktninger fra lab 8:

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

NORGES TEKNISKNATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK EKSAMEN I EMNE TFY4120 FYSIKK. Fredag 9. desember 2005 Tid: kl

INF L4: Utfordringer ved RF kretsdesign

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

Løsningsskisse til eksamen i TFY112 Elektromagnetisme,

Forelesning nr.4 INF 1410

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

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

FAG: Fysikk FYS121 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Kjetil Hals (linjedel)

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Bølgeledere. Figur 1: Eksempler på bølgeledere. (a) parallell to-leder (b) koaksial (c) hul rektangulær (d) hul sirkulær (e) hul, generell form

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Transkript:

side 1 av 6 sider FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI EKSAMENSOPPGAVE Eksamen i: FYS- 1002 Elektromagnetisme Dato: Tid: Sted: Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154 Tillatte hjelpemidler: - K.Rottmann: Matematische Formelsammlung/ Matematisk Formelsamling - Lommekalkulator med tomt minne Oppgavesettet er på 6 sider inklusiv forside Kontaktperson under eksamen: Frank Melandsø Telefon: 776 45666

side 2 av 6 sider Oppgave 1 En sylindrisk kondensator består av en indre leder med radius a, og en ytre leder med en indre radius b, slik som figur 1 viser. Kondesatoren er koblet til en likespenningskilde, slik at den indre lederen har potensial V 0 og den ytre lederen har potensial V = 0. Kondensatoren er fullstendig oppladet slik at det er en fri ladning per lengdeenhet λ f uniformt fordelt på den indre lederens utside, og tilsvarende fri ladning per lengdeenhet λ f uniformt fordelt på innsiden av den ytre lederen. Det antas at kondensatorens lengde l er av en størrelsesorden mye større enn b a, slik at randeffekter er neglesjerbar. Figur 1: Rommet mellom lederene er fylt med et dielektrisk medium der det elektrostatiske feltet kan beregnes fra Gauss lov E = ρ f + ρ p ε 0, (1) der E, ρ f, ρ p og ε 0 er henholdsvis det elektriske feltet, den fri ladningstettheten, den bundne ladningstettheten og permittivitet for vakuum. (a) Vis at ligning (1) kan omformes til D = ρ f (2) der D = ε 0 E+P, og angi relasjonen mellom ρ p og polarisasjonen P. Skisser også hvor du forventer å finne såkalte bundne ladninger.

side 3 av 6 sider (b) Videre i oppgaven skal vi anta at relasjonen D = εe (3) gjelder mellom forskyvningsvektoren D og E. Hvilken antagelse ligger bak relasjon (3)? (c) Beregn det elektriske feltet E som funksjon av radius r uttrykt ved λ f når det antas at ladningene er uniformt fordelte på den indre lederens utside og at den ytre lederens innside. Det kan også antas at det ikke eksisterer frie ladninger i dielektrikumet. Du skal her anta at relasjon (3) gjelder. (d) Definer begrepet kapasitans og beregn kapasitansen C til kondensatoren. Oppgave 2 Vi skal i denne oppgaven se på effekter av strømlekasje og induksjon i en kondensator. La oss ta utgangspunkt i figur 2 som modellerer en strømlekasje ved hjelp av en motstand med resistans R koblet i parallell med en ideell kondensator med kapasitans C Figur 2: (a) Hva er forutsetningen for å kunne bruke impedanseteori til å finne strømmen gjennom kretsen i figur 2? Skisser uten å gjøre beregninger, hvor du forventer at strømmen vil gå for veldig lave- (ω 0) og høye (ω ) frekvenser.

side 4 av 6 sider (b) Beregn den totale (ekvivalente) impedansen for kretsen i figur 2, og hvis at grenseverdiene i punkt a) er riktige. (c) Vis at resistansen i den sylindriske kondensatoren behandlet i oppgave 1 (se fig.1) må kunne uttrykkes som integralet b 1 1 R = a σ 2πLr dr, der det er antatt at strømtettheten J responderer i henhold til Ohms lov J = σe. Vi vil nå utvide modellen som vist i figur 3, der induktive effekter er inkludert ved induktansen L Figur 3: (d) Beregn den totale impedansen til kretsen i figur 3. Finn også et tilnærmet uttrykk for den totale impedansen når ω >> RC, og gi en fysisk fortolkning av resultatet.

side 5 av 6 sider Oppgave 3 Vi skal i denne oppgaven se på en kvadratisk torriodal spole med N viklinger. Gjennom sentrum av denne spolen normalt til spolens plan, legges en uendelig lang rett leder som vist i figur 4. Figur 4: (a) Utled formelen for den magnetisk energien til en generell spolen med selvinduktans L. (b) Vis at magnetfeltet inne i den torriodal spolen i en avstand r fra spolens sentrum har en norm gitt ved B 1 = N µ 0I 1 2πr når det går en konstant strøm I 1 gjennom de N viklingene på spolens overflate. Beregn også magnetfeltet B 2 generert fra den rette lederen når det går en konstant strøm I 2 gjennom denne. Angi i en figur retningen til magnetfeltene for en selvvalgt retning av strømmene. Du skal her anta at systemene er uavhengige og at mediene rundt lederen og inni spolen ikke er magnetiserbar.

side 6 av 6 sider (c) Skriv Faraday s lov på integralform og beskriv kort inneholdet i denne. Beregn selvinduktansen L til den torriodale spolen. (d) Vis at den gjensidige induktansen M mellom spolen og den rettlinjete lederen er gitt ved M = µ 0bN 2π ( ln 1 + b ) a Vi vil nå anta at spolen er koblet i serie med en kondensator med kapasitans C og en ohm sk resistor med resistans R. Vis at strømmen gjennom kretsen er beskrevet av differensialligningen L di 1 dt + RI 1 + 1 C Q = M di 2 dt (4) der Q er ladningen på kondensatorplaten.