Øving 6. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme. Veiledning: Uke 7 Innleveringsfrist: Mandag 19. februar.

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

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 9.

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

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

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

Løsning øving 9 ( ) ( ) sin ( )

Øving 1. Institutt for fysikk, NTNU Fag SIF 4012 Elektromagnetisme og MNFFY 103 Elektrisitet og magnetisme Høst 2002

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

TFE4120 Elektromagnetisme

Kap. 23 Elektrisk potensial

Kap 21 Elektrisk ladning / Elektrisk felt

Kap. 23 Elektrisk potensial

Løsningsforslag, Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl Oppgavene med kort løsningsskisse

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 8. a = e m E

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

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 8. a =

Øving 9. Dersom ikke annet er oppgitt, antas det at systemet er i elektrostatisk likevekt.

Løsningsforslag, Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl Oppgavene med kort løsningsforslag (Versjon A)

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN MAI 2007

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

Oppgave 8.12 Gitt en potensialhvirvel med styrke K i origo. Bestem sirkulasjonen ' langs kurven C. Sirkulasjonen er definert som: ' /

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

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

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

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

( 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 SIE4010 Elektromagnetisme 5. mai 2003

MEK 4520 BRUDDMEKANIKK Løsningsforslag til obligatorisk øving 1.

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

Løsningsforslag kapittel 3

LØSNINGS FORSLAG EKSAMEN I EMNE SIF4005 FYSIKK Mandag 6. desember 1999 kl. kl for r R/2 ) for R/2 r R for r >R

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

A. forbli konstant B. øke med tida C. avta med tida D. øke først for så å avta E. ikke nok informasjon til å avgjøre

1b) Beregn den elektriske ladningstettheten inni kjernen og finn hvor stor den totale ladningen er.

Betinget bevegelse

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 5

Inst. for fysikk 2015 TFY4155/FY1003 Elektr. & magnetisme. Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

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

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 9.

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

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

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

6. Beregning av treghetsmoment.

Løsningsforslag til øving 13

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 24. mai = 2πrlɛE(r) = Q innenfor S =

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

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

Modul 1 15 studiepoeng, internt kurs Notodden/Porsgrunn

Newtons lover i én dimensjon

Løsning eksamen TFY desember 2014

Forelesning 9/ ved Karsten Trulsen

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 9. E dl = 0. q i q j 4πε 0 r ij. U = i<j

Onsdag og fredag

Matematikk 3MX AA6524 / AA6526 Elever / privatister Oktober 2002

Løsningsforslag Fysikk 2 V2016

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

FASIT FRAMSKUTT EKSAMEN VÅREN Oppg. 1

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsning midtveiseksamen H12 AST1100

Utvalg med tilbakelegging

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

Oppgave 1 Svar KORT på disse oppgavene:

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

a) C Det elektriske feltet går radielt ut fra en positivt ladet partikkel og radielt innover mot en negativt ladd partikkel.

Fysikk-OL Norsk finale 2005

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

n_angle_min.htm

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

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

Utvalg med tilbakelegging

EKSAMEN I FAG FASTE STOFFERS FYSIKK 2 Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk 15 august 2000 Tid:

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Klikk (ctrl + klikk for nytt vindu) for å starte simuleringen i SimReal.

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

Mandag qq 4πε 0 r 2 ˆr F = Elektrisk felt fra punktladning q (følger av definisjonen kraft pr ladningsenhet ): F dl

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

2.2.1 Grunnleggende betraktninger

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

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2015

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

Newtons lover i én dimensjon (2)

Transkript:

Institutt fo fsikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektisitet og mgnetisme Vå 2007 Veiledning: Uke 7 Innleveingsfist: Mndg 19. febu Øving 6 Oppgve 1 z Figuen ove vise en gussflte (dvs lukket flte) S fomet som en kube med sideknte. Flten e plsset i et omåde hvo det e en elektisk feltstke E. I hvet v tilfellene ) d), bestem totl (netto) elektisk fluks φ som pssee gjennom flten S. Buk Guss lov og bestem i hvet tilfelle også den totle ldningen Q innenfo S. ) E = Cˆ b) E = C 2ˆ c) E = C (ˆ + ŷ) He e C en (skl) konstnt (og d med vieende enhet). d) Fo tilfellet b) skl du bestemme ldningstettheten ρ innenfo S. T utgngspunkt i Guss lov idet du betkte et lite (infinitesimlt) volumelement 2 d, dvs en tnn skive med tkkelse d og endeflte med el 2, lokliset mellom og + d. (Me pesist: Buk Guss lov på flten som omslutte dette volumelementet.) Noen sv: b): Q = Cε 0 4 d): ρ = 2Cε 0 1

Oppgve 2 Buk Guss lov til å bestemme det elektiske feltet i vstnd f en uendelig lng (tnn) stv med ldning λ p lengdeenhet. Tips: Utntt slindesmmetien i poblemet til å velge en fonuftig gussflte. (Smmenlign svet med det du fnt i oppgve 1d i øving 3.) Oppgve 3 (multiple choice) ) På en lukket flte e det elektiske feltet E ovelt ettet innove. D kn vi fstslå t A fltenomlen ˆn ove hele flten e pllell med E B flten omslutte null netto ldning C flten omslutte en netto negtiv ldning D flten omslutte en netto positiv ldning b) Figuen illustee en lukket flte som omslutte to punktldninge og. Netto elektisk fluks ut gjennom denne flten e d A null B /ε 0 C /ε 0 D 2/ε 0 c) En punktldning e plsset i det ene hjønet v en kube. Hv bli den elektiske fluksen gjennom den skvete sideflten i figuen til høe? (Tips: Utntt smmetien i poblemet.) A /ε 0 B /4ε 0 C /8ε 0 D /24ε 0 01 000 111 0000 1111 00 11 2

Oppgve 4 ( oppgve 3, kontinusjonseksmen 15. ugust 2003) En elektisk dipol bestå v to punktldninge og med en (fst) innbdes vstnd. Dipolen e plsset i et homogent te elektosttisk felt E = Eˆ. Ant t dipolen ligge i -plnet og slik t vektoen f til, og demed også dipolmomentet p =, dnne en vinkel θ med E. Vinkelen θ egnes mot uviseen i fohold til -ksen, som vist i figuen. p θ E ) Hv bli den totle kften (f det te feltet E) på dipolen? b) F meknikken h vi t deiemomentet τ omking en bestemt kse e definet som τ = i i F i, de i e men f ksen og ut til posisjonen de kften F i ngipe. (Det stå litt om ksspodukt mellom vektoe helt til slutt i denne oppgven.) Vis t fo den elektiske dipolen i det homogene feltet bli deiemomentet omking ksen som gå nomlt gjennom dipolens midtpunkt τ = p E = E p = pe sin θ ẑ c) Til slutt skl du finne et uttkk fo den potensielle enegien U(θ) til den elektiske dipolen ovenfo. Skisse også U(θ). Hvilken oienteing v dipolen i fohold til E epesentee en stbil likevekt? Til hjelp på punkt c): L oss fo enkelhets skld holde oss i -plnet. En kft F = F ˆ + F ŷ = F ˆ + F α ˆα som ngipe i en posisjon = cosα ˆ + sin α ŷ vil d gi et deiemoment τ = F omking z-ksen: F α F F sin α α cos α Vi vet dessuten t kften F kn vledes f den potensielle enegien U ved hjelp v gdientopetoen: F = U. I polkoodinte (, α) h vi = ˆ + ˆα1 α 3

D kn det vises t og demed e τ = U α, du = τ dα ettesom U ikke vhenge v i våt tilfelle. (Vi h fst = /2 fo dipolen.) Komment: En elektisk isolto, et såklt dielektikum, bestå tpisk v molekle med null nettoldning, men med en inten ldningsfodeling (dvs plsseing v tomkjene og elektone) som e skjev. Sgt på en nnen måte: Ldningsmiddelpunktet fo moleklets positive ldning (dvs tomkjenene) e ikke i smme posisjon som ldningsmiddelpunktet fo moleklets negtive ldning (dvs elektonene). Slike pole molekle kn betktes som elektiske dipole. (Vel, de e elektiske dipole.) Eksempel: Vnn, H 2 O. H O 2δ +δ +δ H =^ + Siden oksgen e me elektonegtivt (dvs, det h støe lst på ekst elektone) enn hdogen, vil elektonfodelingen væe noe foskjøvet i etning oksgentomet i et vnnmolekl. Det bet t i næheten v O-tomet h vi et lite oveskudd v negtiv ldning, f.eks. 2δ. På gunn v elektisk nøtlitet totlt sett (og pg smmetien i vnnmoleklet), må vi d h et lite oveskudd, +δ, v positiv ldning i næheten v hvet H-tom. Et dielektikum kn også bestå v tome elle molekle uten en slik pol ldningsfodeling, dvs med elektisk dipolmoment p = 0. Men desom et slik mteile plssees i et te elektisk felt, vil tomenes elektone og kjene tekkes i hve sin etning, slik t det indusees et elektisk dipolmoment p ind med etning lngs E. Støelsen på slike indusete dipolmoment e tpisk liten i fohold til pemnente dipolmoment (som i vnn), men kvlittivt bli oppføselen den smme. Demed: H du fostått denne oppgven, h du essensielt fostått hvodn et dielektikum påvikes v et te elektisk felt. Ksspodukt mellom vektoe Ksspoduktet mellom to vektoe e en tedje vekto med etning nomlt på begge de to føste, og med bsoluttvedi lik poduktet v bsoluttvedien v de to føste multipliset med sinus til vinkelen mellom disse. Fotegnet på vinkelen mellom de to vektoene egnes som positivt nå vi gå f den føste vektoen til den nde. Denne fotegnskonvensjonen e det smme som det dee knskje kjenne som høehåndsegelen: 4

c c = b c = c = b sin θ b b θ L høe hånds fie finge (unnttt tommelen) peke lngs den føste vektoen. Bø dem deette slik t de peke lngs den nde vektoen. (Vi bøe fingene den etningen som gi en vinkel minde enn 180 gde.) Tommelen peke nå i ksspoduktets etning. Altså: c = b h bsoluttvedi c = c = b sin θ = b sin θ Eksempel 1: = 10 ˆ og b = 5 ŷ gi c = b = 50 ẑ Eksempel 2: = 5 ŷ og b = 10 ˆ gi c = b = 50 ẑ Av dette se vi t b = b Eksempel 3: = 2 ˆ 3 ŷ og b = 5 ˆ + 2 ŷ gi c = b = 2 2 ẑ + 3 5 ẑ = 19 ẑ I disse eksemplene h vi bukt t ˆ ˆ = 0 ŷ ŷ = 0 ˆ ŷ = ẑ ŷ ˆ = ẑ 5