Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap21. Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Like dokumenter
Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Pensum. Fagoversyn: kap21.ppt<file> -TFY4155 Elektromagnetisme -FY1003 Elektrisitet og magnetisme

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap mg mg. Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

FY1003 Elektrisitet og magnetisme. Fagoversyn: Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Løsningsforslag for eksamen i FY101 Elektromagnetisme torsdag 12. desember 2002

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

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Kap. 22. Gauss lov. Gauss lov skjematisk. Eks.1: Homogent ladd kule =Y&F Ex = LHL Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov

Kap. 23 Elektrisk potensial

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

ò ledning Kap 28: Magnetiske kilder Elmag og relativitetsteori i Notat 3 m r m r m r m r Kap 28 m r Bevegelse av ladninger gir magnetfelt B (28.

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

Kap. 22. Gauss lov. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov. Elektrisk ledere. Integralform og differensialform

TFY4115 Fysikk. Nettside: Laboratoriekurs: 13 regneøvinger Minst 8 må innleveres og godkjennes

Kap. 23 Elektrisk potensial

Gauss lov. Kap. 22. Gauss lov. Gauss lov skjematisk. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov Integralform og differensialform

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

Kap. 13. Gravitasjon. Kap. 13. Gravitasjonen. Gravitasjon/solsystemet. Litt historie: Kap 13grav

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

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

Elektrisk og Magnetisk felt

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

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

Kapittel 2: Krumlinjet bevegelse

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

TFY4104 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Formelside 1 av 6

Kap. 12. Gravitasjon. Kap. 12. Gravitasjonen. Gravitasjon/solsystemet. Litt historie: Kap 12-grav. Naturens fire fundamentale krefter (fra kap 4):

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM MV + I 0!

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Kap 28: Magnetiske kilder

TFY4104 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

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

Newtons lover i én dimensjon (2)

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

Newtons lover i én dimensjon

Tirsdag E = F q. q 4πε 0 r 2 ˆr E = E j = 1 4πε 0. 2 j. r 1. r n

Kap 28: Magnetiske kilder

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

Betinget bevegelse

Newtons lover i to og tre dimensjoner

trygghet FASE 1: barnehage

LAB. Velkommen! -til TFY4145 og FY1001 Mekanisk fysikk MATEMATIKK. Nytt:

Kap Rotasjon av stive legemer

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

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

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke 4

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika

Eks. 1, forts. av: Hvor stor er 1 coulomb? Kap. 23 Elektrisk potensial

Ladning og kapasitans

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Oppgave 1 Svar KORT på disse oppgavene:

Onsdag og fredag

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

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

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

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

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

Fysikk-OL Norsk finale 2005

Tre klasser kollisjoner (eksempel: kast mot vegg)

Onsdag og fredag

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

Kap. 23 Elektrisk potensial. Kap. 23. Elektrisk potensial. Kap

Kap. 23 Elektrisk potensial. Eks. 1, forts. av: Hvor stor er 1 coulomb? Kap 23

Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28: Magnetiske kilder. Magnetisme

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

Kap. 23 Elektrisk potensial. Eks. 1, forts. av: Hvor stor er 1 coulomb? Kap

Kap. 23 Elektrisk potensial. Kap. 23. Elektrisk potensial

EKSAMENSOPPGAVE - Skoleeksamen. Institutt for Samfunnsøkonomi. Utlevering: Kl Innlevering: Kl

Fysikkolympiaden 1. runde 26. oktober 6. november 2015

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 10. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

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

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

1 Virtuelt arbeid for stive legemer

Kap Rotasjon av stive legemer

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

Elektrisk potensial/potensiell energi

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

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

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

Kap. 6+7 Arbeid og energi. Energibevaring.

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

FASIT FRAMSKUTT EKSAMEN VÅREN Oppg. 1

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

Transkript:

kap1 TFY4155/FY1003 Elektisitet og magnetisme Fagovesyn: Elektostatikk, inkl. elektisk støm Magnetostatikk Elektodynamikk El.mag. e gunnlag fo: Ketselemente (motstand, kondensato, spole, diode, tansisto) Ketsteknikk Elkaftfosyning: Geneatoe og oveføing Motoe Elek. appaate / elektonikk / datamaskine El.magn. ståling, eks. lys, adio og μbølge Telekommunikasjon Magnetisk mateiale Atomet. Kjemiske bindinge. Atmosfæiske fohold m.m.m. Fie fundamentale kefte i natuen: (sotet ut lenge ette Newton): 1. Gavitasjonskaft dvs. tyngdekaft 1. Gavitasjonskaft tiltekning mellom masse. Elektomagnetisk kaft fastøtning/ tiltekning mellom like/ulike elektiske ladninge 3. Stek kjenekaft kaft mellom subatomæe patikle 4. Svak kjenekaft kaft mellom subatomæe patikle unde spesielle adioaktive posesse.. Elektomagnetisk kaft: mg mg kontaktkefte/nomalkefte, snokaft, oveflatekefte, fiksjon, luftmotstand, oppdift mg 1

kap1 Pensum Pensumliste på emnets nettside: http://home.phys.ntnu.no/bukdef/undevisning/tfy4155 (lenke fa It s leaning) 1. Foelesninge (95% dekka i Young & Feedman). Fem eksta notatak (utove læeboka). 3. Regneøvinge. 4. Laboatoieoppgave. 13 egneøvinge (minst 8 må godkjennes) Veiledning i guppeom i Realfagbygget. Innleveing i bokse utenfo AudR1. Løsningsfoslag (ingen gjennomgåing). Godkjenningsliste på nettet. Nettside: home.phys.ntnu.no/bukdef/undevisning/tfy4155/ovinge Laboatoiekus (obligatoisk): Følg med på labens nettside Føste guppe state 4. febua Påmelding på nettsidene 14.18. jan. Lab.hefte i salg på instituttadministasjonen Buk av matematikk: Vektoegning. Vekto: F elle Integasjon Diffeensiallikninge Nablaopeato F http://home.phys.ntnu.no/bukdef/undevisning/tfy4155 Kot epetisjon fa matematikken desom behov.

kap1 Kap. 1 Elektisk ladning og felt Vi skal se på: Elektisk ladning Coulombs lov Supeposisjonspinsippet Elektisk felt og feltlinje Elektisk dipol. Q E Elektisk ladning Obsevasjone: 1. Gnidning skape elektisitet: 700 f.k. av = ηλεκτρον = elekton. Elektisk ladning = skala (+ / ) Benjamin Fanklin 1700tallet 3. Totalladning i isolet system konstant 4. Ladning oveføes ved kontakt elle gnist 5. 1785: Coulombs lov qq F = k 1 Kaftvikning. 1 9 k = = 8,99 10 Nm C 4pe0 1 1 e 0 = 8,85 10 C N m 6. Elektiske ladninge e kvantisete. Millikan 1909 7. Supeposisjonspinsippet. 8. Maxwells likninge. James Clek Maxwell samlet elektomagnetismen i 1873 Gavitasjon Newtons gavitasjon ha samme likningsfom som Coulombs lov: Coulomb: Newton: qq F = k 1 mm F = G 1 q 1 q > 0 : fastøtende q 1 q < 0 : tiltekkende m 1 m < 0 : alltid tiltekkende Coulumbs lov i ulike enhetssysteme SI: cgs (Gauss): HL (HeavisideLoenz): 1 qq 1 qq F = = k 1 4pe F = qq 0 1 1 qq 1 F = 4p 3

kap1 Oppgave: Hvo sto e 1 coulomb? Du og din kameat/vennine holde hve ei kule med ladning +1,0 C. Dee bevege dee mot hveande fa uendelig i et elles elektisk nøytalt om. Hvo næme kan dee komme hveande? Anta dee geie å tykke med kaft F = 500 N hve. qq F = k 1 qq = k = 9,0 10 Nm /C F 500N = 4,4 km = 4, km 1 9 1,0C 1,0C F 4, km 500 N 1 km 9 kn (ca 1 tonn) 10 m 90000 kn Støelse fo fie ladninge Laboatoie støelse: μc og nc van de Waalkula: Q = 1,0 μc ved 100 kv Stoe ladninge: Todenskye: 0,1 kc +0,6 MC i atm. Jodkloden: 0,6 MC 0,6 MC Batteie: ~ 1 Ah = 1 C/s 3600 s = 3,6 kc (kjemisk laga!) Måltall og enhete s = 3,0 m s = fysisk støelse 3,0 = måltall: {s} = 3,0 m = enhet (dimensjon): [s] = m OBS: Fysisk støelse i kusiv (italic), enhet oppettet (oman) (I skikkelig teknisk litteatu, vanskeligee i håndskift.) Eksemple fa elmagen: q = 3,4 C I =,5 A V = 30 V (V = symbol fo spenning, V = volt) [V] = V C = 30 nf = 30 nc/v (C=symbol fo kapasitans, C = coulomb) Dekadiske pefikse, mest vanlige: 10 9 = G = giga 10 6 = M = mega 10 3 = k = kilo 10 0 = 1 10 3 = m = milli 10 6 = μ = miko 10 9 = n = nano 10 1 = p = piko Flee i Angell og Lian 4

kap1 Støelsesfohold: Kjene og elekton: Daglige dimensjone: Kjene og elekton: Elektisk kaft mellom kjene og elekton: Elektonbaneadius: 10 10 m 5 km!! +e qq e e = = = 0 nn 1 F k k Kjenediam.: 10 15 m 5 cm = 10 10 m F e Dette e 10 0 gange elektonets vekt! Sto kaft på elektonet! Supeposisjonspinsippet Kaft fa flee ladninge kan summees til totalkaft: F 0 = F 01 + F 0 Kap. 1. Elektisk ladning og felt Elektisk ladning, q, Q. + elle Enhet coulomb, C. Coulombs lov: qq F = k 1 Supeposisjonspinsippet: F = k q n F = kq uendelig mange små ladninge dq: (me unde elek. felt) å ò 0 0 tot. ladn. qn n 0 n dq 0 0 0 q 1 q0 F 0 F 01 F 0 Elektisk felt E og feltlinje supeposisjonspinsippet => Integasjonsmetode I dag q Dipole 5

kap1 Et ladet legeme lage et elektisk felt i alle punkte i ommet! Def: E(x,y,z) = F/q 0 Vektofelt: E(x,y,z) = [E x (x,y,z), E y (x,y,z), E z (x,y,z)] q Rundt punktladning: E = k (1.7) = (Coul) => E UT fa pos. ladning og INN mot neg. ladning. Hvo stot felt undt 1 coulombs kule? q 0 Oppgave: Hvo sto e 1 coulomb? Du og din kameat/vennine holde hve ei kule med ladning +1,0 C. Dee bevege dee mot hveande fa uendelig i et elles elektisk nøytalt om a) Hvo næme kan dee komme hveande? Anta dee kan tykke med F = 500 N hve. b) Hvo stot e det elektiske feltet i avstand 4, km? Enklest fa definisjon: E = F / q = 500 N / 1 C = 500 N/C Fa fomel (1.7): E = k q / = 9,0 10 9 Nm /C 1,0 C / (4,4 km) = 500 N/C Oveslag ved E = 3,0 MN/C = 30 kv/cm Efelt undt jodkloden (Y&F Ex..13) Q = 0,6 MC E = 130 N/C 1 C F = 130 N Kap. 1. Elektisk ladning og felt Elektisk ladning, q, Q. + elle Enhet coulomb, C. F q Coulombs lov: E = = k (1.7) q Supeposisjonspinsippet: E = k å n q n 0n 0n (1.7B) +0,6 MC i atm. uendelig mange små ladninge dq: Eksemple: 1) +q +q ) q +q (dipol) 3) Linjeladning 4) Tynn ing 5) Flateladninge E = k ò tot. ladn. dq Sum: (1.7B) (1.7C) Integasjon: (1.7C) 6

kap1 Eks. 3 Linjeladning. = Y&F, Ex. 1.10 ( me i Øving ) de y de x y Løsning: Gensetilfelle: Ll Q y L Ey = k k = y y (staven som et punkt) l y L E = k y (næme) y E y l = k y L L + y OBS: Y&F motsatt aksesystem xy Integasjonsmetode i fysikken: 1. Infinitesimale støelse (dq) bukes i fomle som gjelde punkte. Utnytt symmeti. Sette sammen med sup.pos.pinsippet, de 3. Vanlige integasjonsegle og deivasjonsegle, f.eks. substitusjon. L dx L Eks. 4: Ladet ing. = Y&F: Ex. 1.9 (fig. 1.3) Løsning: E x = k Q x / 3 (1.8) Gensetilfelle: x>>a => x => E x = k Q / (ingen punkt) Eks. 5: Ladet sikulæ plate. = Y&F: Ex. 1.11 (fig. 1.5) = sum av mange tynne inge = de x, med de x fa foige eksempel E x = k Q x / 3 de x = k dq x / s 3 s æ 1 ö Løsning: Ex = 1 e (1.11) 0 ç è 1 + ( R / x) ø med σ = Q/πR Gensetilfelle: x>>r => skiva punkt x<<r => E x = σ/ε 0 s 7

kap1 Viktig appoksimasjon: (1+x) n 1+nx nå x << 1 Fo spesielt inteessete: Støvnengs notat om ekkeutvikling: web.phys.ntnu.no/~stovneng/tfy4155_009/ekkeutvikling.pdf Eksemple: (1+x) 1+x [ + x ] (1+x) 3 1+3x [ + 3x + x 3 ] (1+x) 1 1 x (1+x) = (1+x) 1/ 1+ ½ x (1+1/x) 1 1 1/x nå x >> 1 (1+(R/x) ) 1/ 1 ½ (R/x) fo x >> R, dvs. R/x << 1 Ex Gensetilfelle: x>>r => skiva punkt x<<r => E x = σ/ε 0 Eks. 5: Ladet sikulæ plate. = Y&F: Ex. 1.11 (fig. 1.5) s æ 1 ö = 1 e 0 ç è 1 + ( R / x) ø Langt unna: x >> R, dvs. R/x << 1: (1+(R/x) ) 1/ 1 ½ (R/x) Næme: x << R, dvs. x/r << 1: (1+(R/x) ) 1/ = x /R (1+(x/R) ) 1/ x /R (1 ½ (x/r) ) x /R Eks 6: Næme en flateladning Eks 7: To paallelle plate = Y&F: Ex. 1.1 +σ E = σ/ε 0 +σ E = σ/ε 0 σ E = σ/ε 0 8

kap1 næme Eks 7: To paallelle plate (elle: uendelig stoe) Randeffekte fo ikke næme plate +σ σ E = σ/ε 0 Resultat: Efelt kun mellom platene Fig..1 a (me detaljet) idealiset Visualiseing elektisk felt: Velg et høvelig antall feltlinje! Fo få Fo mange med feltlinje 9

kap1 Efeltet kan finnes ved hjelp av feltlinje: + =? Efeltet kan finnes ved hjelp av feltlinje: E OBS: E fa + til ladning. Dipolmoment p fa til + ladning. E p Annet eksempel på Efeltet ved hjelp av feltlinje: Kap. 1. Elektisk ladning og felt Elektisk ladning, q, Q. + elle Enhet coulomb, C. Divese eksemple, bl.a.: Elektisk dipol med dipolmoment p = q a. E visualisees ved elektiske feltlinje, de E e tangent til feltlinjene. Bukes kap Bukt kap 1 10

kap1 Kap. 1. Elektisk ladning og felt 11