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

Like dokumenter
Onsdag og fredag

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

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

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Tirsdag r r

Onsdag og fredag

Løsningsforslag til øving 4

Løsningsforslag til øving 3

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

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?

Elektrisk potensial/potensiell energi

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

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

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

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

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

Onsdag og fredag

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

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

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

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

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

Midtsemesterprøve fredag 11. mars kl

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

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

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

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

Elektrisk og Magnetisk felt

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

Overflateladningstetthet på metalloverflate

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

FYS1120 Elektromagnetisme

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

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

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

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

FYS1120 Elektromagnetisme

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

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

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 12.

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

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

Mandag dq dt. I = Q t + + x (tverrsnitt av leder) Med n = N/ V ladningsbærere pr volumenhet, med midlere driftshastighet v og ladning q:

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME OG FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

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

Øving 1. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektromagnetisme. Veiledning: Mandag 19. januar Innleveringsfrist: Fredag 23. januar kl 12.

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

Løsningsforslag til øving 13

E, B. q m. TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 12.

Tirsdag 15. april. et stykke materie er bygd opp av atomer, dvs av atomære magnetiske dipoler med magnetisk dipolmoment j = 1...n. m j. m

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

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

Oppgavene er hentet fra fagets lærebok, Hass, Weir og Thomas, samt gamle eksamener.

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

FYS1120 Elektromagnetisme - Ukesoppgavesett 2

Løsningsforslag til øving

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

Eksamensoppgave i TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

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

Matematikk 4, ALM304V Løsningsforslag eksamen mars da 1 er arealet av en sirkel med radius 2. F = y x = t t r = t t v = r = t t

Oppgavesettet har 10 punkter 1, 2ab, 3ab, 4ab, 5abc som teller likt ved bedømmelsen.

FYS1120 Elektromagnetisme

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

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

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

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

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

Mandag Mange senere emner i studiet bygger på kunnskap i bølgefysikk. Eksempler: Optikk, Kvantefysikk, Faststoff-fysikk etc. etc.

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

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

Kap. 3 Arbeid og energi. Energibevaring.

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 13. mai 2004

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Onsdag isolator => I=0

b) Vi legger en uendelig lang, rett stav langs y-aksen. Staven har linjeladningen λ = [C/m].

Øving 15. H j B j M j

I C Q R. Øving 11. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektromagnetisme

Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Mandag 29. juli kl

UNIVERSITETET I OSLO

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika

Transkript:

Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke 4 Mandag 22.01.07 Elektriske feltlinjer [FGT 22.2; YF 21.6; TM 21.5; F 21.6; LHL 19.6; DJG 2.2.1] gir en visuell framstilling av E i et område E ligger tangentielt til feltlinjene overalt styrken på E (dvs E ) er proporsjonal med tettheten av feltlinjer, dvs antall feltlinjer pr flateenhet Konsekvenser av dette er bl.a. at feltlinjene går radielt ut fra positive (punkt-)ladninger og radielt inn mot negative ladninger like mange feltlinjer går ut fra ladning +Q som inn mot Q Eksempler: positiv punktladning: negativ punktladning: + _ elektrisk dipol: + _ 1

Elektrisk dipol og elektrisk dipolmoment [FGT 22.1; YF 21.7; TM 21.4; F 21.11; LHL 19.10; DJG 2.2.1, 3.4.2] Dersom vi har to ladninger q og q i en viss innbyrdes avstand, har vi en elektrisk dipol. vstandsvektoren d fra den negative ladningen q til den positive ladningen q beskriver hvordan de to er lokalisert i forhold til hverandre. Dipolens elektriske dipolmoment p er da: p = qd Dipolmomentet er altså en vektor som peker fra den negative mot den positive ladningen, med størrelse lik produktet av ladningen q og avstanden d. Enhet for elektrisk dipolmoment: [p] = [qd] = Cm. Mer generelt kan vi definere det elektriske dipolmomentet for en vilkårlig ladningsfordeling innenfor et romlig område : p = r dq Her kan være et område i 1, 2 eller 3 dimensjoner. z r dq y x I 1D ( linjeladning ): dq = λ(x) dx r = x ˆx I 2D ( flateladning ): dq = σ d = σ(x, y) dx dy (kartesisk) σ(r, φ) r dr dφ (polarkoord) r = x ˆx + y ŷ (kartesisk) r ˆr (polarkoord) 2

I 3D ( romladning ): dq = ρ dv = ρ(x, y, z) dxdy dz (kartesisk) ρ(r, θ, φ) r 2 dr sin θ dθ dφ (kulekoord) r = x ˆx + y ŷ + z ẑ (kartesisk) r ˆr (kulekoord) Det elektriske dipolmomentet p er bare entydig definert dersom systemet har null netto ladning, dvs Q = dq = 0 Dersom systemets nettoladning Q er forskjellig fra null, vil p avhenge av hvor vi plasserer origo (dvs r = 0). Eksempel: Stav med lengde 2L, positiv ladning λ 0 pr lengdeenhet på den ene halvdelen (0 < x < L), negativ ladning λ 0 pr lengdeenhet på den andre halvdelen ( L < x < 0). Bestem stavens elektriske dipolmoment p. Løsning: p = L L ( 0 xˆxλ(x)dx = ˆxλ 0 ( x)dx + L L 0 ) ( ) L 2 xdx = ˆxλ 0 2 + L2 = λ 0 L 2ˆx 2 3

Tirsdag 23.01.07 Elektrisk potensial [FGT 24.2; YF 23.2; TM 23.1; F 21.9; LHL 19.9; DJG 2.3.1, 2.3.2, 2.4.1] Vi har en konservativ kraft F dersom arbeidet B F dl er uavhengig av veien mellom startposisjonen og sluttposisjonen B. Eksempler på konservative krefter: Gravitasjonskraften mellom to masser. Den elektrostatiske kraften mellom to ladninger. Eksempel på ikke-konservativ kraft: Friksjon. Mer generelt har vi et konservativt vektorfelt G dersom veiintegralet B integrasjonsveien mellom og B. G dl er uavhengig av For et konservativt vektorfelt G gjelder: G dl = 0 der angir integral rundt lukket kurve i rommet. For konservativ kraft F har vi en potensiell energi U slik at arbeidet utført av F på systemet (f.eks. ladningen som flyttes) ved en forflytning fra til B tilsvarer endringen i systemets potensielle energi: B U = U B U = F dl [Fortegnssjekk: Forflytning av masse m oppover, dvs mot tyngdekraften mg, gir økt potensiell energi og samtidig er F dl < 0, altså er fortegnet OK!] På samme måte som at det var hensiktsmessig å innføre elektrisk felt E = F/q = elektrisk kraft pr ladningsenhet, er det nå hensiktsmessig å innføre elektrisk potensial som potensiell energi pr ladningsenhet: V = U/q Enhet for elektrisk potensial: [V ] = [U/q] = J/C V (volt) Sammenhengen mellom elektrisk potensial V og elektrisk felt E [FGT 24.2; YF 23.2; TM 23.1; F 21.10; LHL 19.9; DJG 2.3.1] En ladning q som påvirkes av en elektrostatisk kraft F har en forskjell i potensiell energi B U = U B U = F dl 4

mellom punktene og B. Da må den elektriske potensialforskjellen V mellom punktene og B være V = V B V = U B F dl B = = E dl q q lternativ enhet for elektrisk felt: [E] = [V/l] = V/m Merk deg at mens elektrisk felt er en vektorstørrelse, så er elektrisk potensial en skalar størrelse. Merk: Bare forskjeller i elektrisk potensial (og potensiell energi) har fysisk betydning. Kan fritt velge nullpunkt for potensialet. Vanlig valg: V (r ) = 0. Dermed, for punkt P: P V P = E dl (Vi kan ikke alltid velge V (r ) = 0. Det skal vi se eksempler på etterhvert.) Elektrisk potensial fra punktladning (Coulombpotensialet) [FGT 24.2; YF 23.2; TM 23.2; F 21.11; LHL 19.9; DJG 2.3.4]: V (r) = q 4πε 0 r Elektrisk potensial (i et punkt P) fra flere punktladninger: V P = 1 4πε 0 Her er r i avstanden fra ladning nr i til punktet P. Det følger med andre ord at superposisjonsprinsippet også gjelder for potensialet V, ettersom det gjelder for feltet E (og krafta F). Dersom vi har en kontinuerlig ladningsfordeling, kan vi gå fram på nøyaktig samme vis som vi gjorde i forbindelse med elektrisk felt: Del opp området med ladning i små biter slik at bit nr i har en liten ladning q i som kan betraktes som en punktladning. I grensen q i 0 kan vi erstatte summen over i med et integral: i q i r i V (r) = 1 dq 4πε 0 r med ρ(x, y, z) dv dq = σ(x, y) d λ(x) dx (3D) (2D) (1D) 5