Øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

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

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

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

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

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

Vår 2004 Ordinær eksamen

1 Geometri KATEGORI Vinkelsummen i mangekanter. 1.2 Vinkler i formlike figurer

Norsk Fysikklærerforening Norsk Fysisk Selskaps faggruppe for undervisning

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

6. Beregning av treghetsmoment.

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

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

Løsningsforslag SIE4010 Elektromagnetisme 5. mai 2003

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

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

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

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Øving 13, løsningsskisse.

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

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

... JULEPRØVE

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

dx = 1 2y dy = dx/ x 3 y3/2 = 2x 1/2 + C 1

dy ycos 2 y = dx. Ved å integrere på begge sider av likhetstegnet får man ved å substituere u = y,du = dy dy ycos 2 y = 2du cos 2 u = x.

1 Mandag 1. mars 2010

... JULEPRØVE 9. trinn...

R2 - Heldagsprøve våren 2013

Løsningsforslag Eksamen 30. mai 2007 FY2045 Kvantefysikk

Brøkregning og likninger med teskje

Norsk Fysikklærerforening NORSK FYSISK SELSKAPS FAGGRUPPE FOR UNDERVISNING

Løsningsforslag Kollokvium 1

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

I = (xy + z 2 ) dv. = z 2 dv. 1 1 x 1 x y z 2 dz dy dx,

FYS 105 Fysikk Ordinær eksamen vår 2007

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i HUMIT1750 høsten 2003.

E K S A M E N. Matematikk 3MX. Elevar/Elever Privatistar/Privatister. AA6524/AA desember 2004 UTDANNINGSDIREKTORATET

M2, vår 2008 Funksjonslære Integrasjon

3.7 Pythagoras på mange måter

Integralregning. Mål. for opplæringen er at eleven skal kunne

Eksamen høsten 2016 Løsninger

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag til øving 4

x 1, x 2,..., x n. En lineær funksjon i n variable er en funksjon f(x 1, x 2,..., x n ) = a 1 x 1 + a 2 x a n x n,

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

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

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

Eksamen R2, Va ren 2014, løsning

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

R1 kapittel 6 Vektorer. Løsninger til oppgavene i boka Løsninger til oppgavene i boka

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

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

Nynorsk. e) Ein bestemt ellipse kan i polarkoordinatar skrivast på forma. 2) Bruk lommereknaren og finn arealet av flatestykket avgrensa av grafen.

R2 kapittel 4 Tredimensjonale vektorer

EKSAMEN. ANTALL SIDER UTLEVERT: 7 (innkl. forside og 2 sider formelark)

75045 Dynamiske systemer 3. juni 1997 Løsningsforslag

MAT 1110: Løsningsforslag til obligatorisk oppgave 2, V-06

1 Mandag 8. mars 2010

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Fysikk 2 Torsdag 2. desember 2004

Litt av matematikken bak solur

1 k 2 + 1, k= 5. i=1. i = k + 6 eller k = i 6. m+6. (i 6) i=1

2x 3 4/x dx. 2 5 x 3 + LF: Vi utfører polynomdivisjon. 2x + 1 dx = + C = 5x8/ ln 2x C 4. πx 2 e 3x3 dx = π

Mer øving til kapittel 2

2.2.1 Grunnleggende betraktninger

Multippel integrasjon. Geir Ellingsrud

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

Øving 13, løsningsskisse.

Kap. 3 Krumningsflatemetoden

Temahefte nr. 1. Hvordan du regner med hele tall

Kap. 23 Elektrisk potensial

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 9 Numerisk integrasjon

Forkunnskaper i matematikk for fysikkstudenter. Trigonometri. Omregning mellom grader og radianer skjer etter formelen nedenfor:

1T kapittel 6 Geometri Løsninger til oppgavene i læreboka

Eksamen våren 2018 Løsninger

R1 kapittel 1 Algebra

Del 2. Alle oppgaver føres inn på eget ark. Vis tydelig hvordan du har kommet frem til svaret. Oppgave 2

Tom Lindstrøm. Tilleggskapitler til. Kalkulus. 3. utgave. Universitetsforlaget,

DEL 1 Uten hjelpemidler

9 Potenser. Logaritmer

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 10 1 LØSNING ØVING 10

Montering av Grandal vippeporter

YF kapittel 8 Rom Løsninger til oppgavene i læreboka

Kalkulus 2. Volum av et omdreiningslegeme. Rotasjon rundt x-aksen

Eksamen høsten 2015 Løsninger

Løsningsforslag til obligatorisk oppgave i ECON 2130

S1 kapittel 4 Logaritmer Løsninger til oppgavene i boka

1 Tall og variabler. Oppgave Regn ut uten lommeregner. Oppgave Sett inn symbolet eller i de tomme rutene. a) 9 N b) π Q c) 3 R

ALTERNATIV GRUNNBOK BOKMÅL

YF kapittel 7 Flate Løsninger til oppgavene i læreboka

E K S A M E N. Algoritmiske metoder I. EKSAMENSDATO: 13. desember HINDA / 98HINDB / 98HINEA ( 2DA / 2DB / 2EA ) TID:

Fasit. Oppgavebok. Kapittel 4. Bokmål

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 8 Numerisk integrasjon

Transkript:

Lørdgsverksted i fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten 007. Veiledning: 9. september kl 1:15 15:00. Øving 4: oulombs lov. Elektrisk felt. Mgnetfelt. Oppgve 1 (Flervlgsoppgver) ) Et proton med hstighet v = v 0 ŷ kommer inn i et område der det elektriske feltet er uniformt, og rettet lngs negtiv y-kse. Protonet vil d fortsette med uendret hstighet v. bøyes v i positiv -retning. etter hvert komme ut v området med uniformt felt, og d med hstighet v 0 ŷ. bevege seg lngs en spirlformet bne omkring z-ksen. b) Hvilken v pilene ngir korrekt retning for totl krft (fr de fire ndre ldningene) på ldningen i nedre høyre hjørne v kvdrtet? 1 4 1 4 c) To protoner, begge med ldning e, ligger (fst) på y-ksen med innbyrdes vstnd, henholdsvis i posisjonene y = og y = som vist i figuren. Et tredje proton, med msse m p, er fri til å bevege seg, og slippes med null strthstighet i en posisjon på -ksen bittelitt til høyre for origo. Hvilken hstighet vil dette protonet h oppnådd når det hr kommet lngt ut på -ksen (, k 9 10 9 Nm / )? e (4ke/m p ) 1/ (4ke /m p ) 1/ (4ke /m p ) 1/ e, m p (4ke /) 1/ F e y 1

d) Mellom et elektron og et proton i innbyrdes vstnd 4 nm virker det en elektrisk krft på 14.4 pn 14.4 nn 14.4 µn 14.4 mn e) Hvilken v pilene ngir korrekt retning for totl krft på ldningen i øvre høyre hjørne v kvdrtet? 1 1 4 4 f) To positive punktldninger 1 og ligger på -ksen som vist i figuren. I hvilke v de tre ngitte posisjonene, og kn det d tenkes t E = 0? (e to ldningene er ikke nødvendigvis like store.) re i. I eller. I, eller. Verken i, eller. 1 g) To punktldninger Q og Q ligger (fst) på -ksen med innbyrdes vstnd, henholdsvis i posisjonene = og = 0 som vist i figuren. En tredje prtikkel (også punktformet) hr ldning Q, msse M, er fri til å bevege seg, og slippes med null strthstighet i posisjonen =. Hvor stor er kselersjonen til denne prtikkelen umiddelbrt etter t den slippes? (k 9 10 9 Nm / ) kq /4M kq /M Q Q Q,M kq /M kq / =0 = =

h) Tre punktldninger,, α og α er plssert i hvert sitt hjørne v en treknt som vist i figuren. En fjerde punktldning ligger i vstnd fr lle de tre ndre. Ldningene α, og α dnner en vinkel på 90 grder. Hvor stor må d α være for t det skl virke null nettokrft på ldningen? 1/ 1/ α α i) To punktldninger tiltrekker hverndre med en krft F. Hvor stor blir den tiltrekkende krften dersom vi øker ldningenes innbyrdes vstnd med 0 %? 0.64 F 0.69 F 0.8 F 1.44 F j) Figuren viser feltlinjer for et uniformt elektrisk felt. Et elektron som plsseres i dette feltet vil bevege seg med konstnt hstighet mot venstre. bevege seg med konstnt hstighet mot høyre. kselereres mot venstre. kselereres mot høyre. E k) En glss stv hr et underskudd på 5 10 9 elektroner. er glss stvens ldning 80 n -80 n 0.8 n. 10 9

l) To små kuler hr msse 50 g hver. Kulene er festet i hver sin tynne (tilnærmet msseløse) isolerende tråd. Kulene hr ldning henholdsvis 4 µ og -40 µ. I utgngspunktet hengerkkulene som vist i figuren til venstre, med innbyrdes vstnd 0 cm. en øverste kuls festepunkt trekkes nå lngsomt oppover mens den nederste kuls festepunkt holdes fst. Når den nederste kul plutselig fller ned, er den øverste kul trukket en vstnd h oppover. Hvor stor er h? (Figuren ngir ikke nødvendigvis størrelsen på h korrekt i forhold til den opprinnelige vstnden på 0 cm.) 11 mm 1 cm 151 cm 6.7 m 0 cm h m) To positive og to negtive punktldninger, lle fire like store i bsoluttverdi (), skl plsseres i hvert sitt hjørne v et kvdrt. På hvilken måte skl punktldningene plsseres for å oppnå størst mulig elektrisk feltstyrke midt på høyre sideknt, i punktet P? 1 4 1 P P P 4 P 4

n) Figuren viser en hlvsirkelformet stv med uniform ldning pr lengdeenhet, enten negtiv ( λ, merket med ) eller positiv (λ, merket med ) på ulike deler v stven, slik t stven totlt hr ldning lik null. Hvilken pil ngir d riktig retning på det elektriske feltet i sentrumspunktet (dvs det som ville h vært sentrum v en hel sirkel)? 1 4 90 45 4 1 45 o) Figuren viser en hlvsirkelformet stv med uniform ldning pr lengdeenhet, enten negtiv ( λ, merket med ) eller positiv (λ, merket med ) på ulike deler v stven, slik t stven totlt hr ldning lik null. Hvilken pil ngir d riktig retning på det elektriske feltet i sentrumspunktet (dvs det som ville h vært sentrum v en hel sirkel)? 1 4 90 90 4 1 p) To kuler hr ldning Q (kule 1) og 5Q (kule ). Krften på kule fr kule 1 er 5 N. Hv er d krften på kule 1 fr kule? N 5 N 8 1 N et kommer n på vstnden mellom kulene. ) En positivt ldd prtikkel beveger seg nordover i et mgnetfelt. en mgnetiske krften på prtikkelen hr retning mot nordøst. I hvilken retning peker d mgnetfeltet? Oppover Mot vest Nedover Krften kn ikke h retning mot nordøst 5

Oppgve ) To punktldninger og er plssert et lite stykke fr hverndre. Skisser elektriske feltlinjer for dette systemet. b) Tre punktldninger ligger på -ksen: 1 = 6.0µ i =.0 m, = 4.0µ i origo, og = 6.0µ i =.0 m. Finn krften på 1. c) Hvor stor msse ville et proton h htt dersom den tiltrekkende grvitsjonskrften mellom to protoner kkurt blnserte den frstøtende elektriske krften mellom dem? Hv er forholdet mellom disse to kreftene i virkeligheten? Oppgve En tynn stng ligger lngs -ksen, mellom = 0 og = 5 m. Stng hr ldning per lengdeenhet λ =.5 n/m. ) estem stngs totle ldning. b) estem det elektriske feltet i posisjonene = 6 m, = 9 m og = 50 m. c) estem en tilnærmet verdi for det elektriske feltet i posisjonen = 50 m, i det du betrkter stng som en punktldning plssert i origo (med smme ldning som stng hr i virkeligheten). Smmenlign denne tilnærmede verdien med den ekskte verdien som du bestemte i punkt b). Oppgve 4 Tre ldninger 1, og er plssert som på figur 1. Vi hr verdiene 1 = 7.5 10 8, =.5 10 8 og = 5.0 10 8. ) estem størrelsen og retningen til krften som virker på. Vi tr så bort ldningen, og lr en nnen ldd prtikkel bevege seg friksjonsfritt på forbindelseslinjen mellom 1 og. b) Hvor lngt fr 1 er prtikkelen når kselersjonen er lik 0?.0 m 4.0 m 1 Figur 1: e tre ldningene 6

Oppgve 5 ) efiner elektrisk feltstyrke. b) Mellom to motstt ldde prllelle og loddrette plter henger en pendel i ro. Pendelkulen hr mssen m og ldningen. Pendelen dnner en vinkel α med vertikllinjen. Tyngdekselersjonen er g. Vis hvordn vi kn finne feltstyrken på det stedet pendelkulen er. α Figur : Pendelen mellom de to ldde pltene Oppgve 6 Figur viser et mssespektrometer som skl brukes til å bestemme mssen til en neonisotop. Neonioner med en positiv elementærldning, men med forskjellig frt, kommer inn mot splteåpningen S 1. Etter å h blitt kselerert mellom pltene S 1 og S beveger de seg inn i et rom hvor de smtidig påvirkes v et elektrisk og et mgnetisk felt. Feltene står vinkelrett både på hverndre og på frtsretningen slik t bre ioner med en bestemt frt slipper gjennom splteåpningen S. Hele pprtet står i vkuum. S 1 S S r Figur : Mssespektrometeret 7

) Hvilken retning hr mgnetfeltet når de to pltene som lger det elektriske feltet E, hr ldninger som vist på figur? b) Hvor stor frt hr de ionene som psserer S når E = 1. 10 5 V/m og = 0.60 T. [Enheten V/m, der V = volt, er det smme som enheten N/.] c) Når ionene hr pssert S, virker bre mgnetfeltet. Rdius r i den sirkelen som ionene beveger seg i, er 7. cm. estem mssen til neon-isotopen. Oppgve 7 Et elektron kommer fr sol og entrer jords mgnetfelt med en hstighet 10 7 m/s, høyt over ekvtor der styrken på mgnetfeltet er 4 10 7 T. Elektronet beveger seg nå i en sirkulær bne, bortsett fr en svk drift i mgnetfeltets retning, slik t det etter hvert nærmer seg nordpolen. ) Hv er rdien til elektronets sirkulære bne høyt over ekvtor? b) Hv er rdien til elektronets sirkulære bne nær nordpolen, der styrken på mgnetfeltet er 10 5 T? Oppgve 8 Figuren nedenfor viser tre områder med mgnetfelt henholdvis 1 (ut v plnet), < 1 (inn i plnet) og > 1 (ut v plnet). En prtikkel med (positiv) ldning og hstighet v kommer inn i området med mgnetfelt fr venstre, som vist i figuren. Tegn opp bnen til den ldde prtikkelen. v 1 8

Oppgve 9 ) Seks like store ldninger er plssert i hjørnene v en regulær seksknt. Hvor stor blir krften på en testldning Q i sentrum v seksknten? b) En v de seks ldningene fjernes. Hv blir nå krften på Q? Tegn en figur og forklr hvordn du hr tenkt. c) Ersttt seks med sju og gjent oppgve! Oppgve 10 (Ukens utfordring!?) estem det elektriske feltet i en vstnd L fr et uendelig stort pln med uniform ldning σ pr flteenhet. Tips 1: Tenk deg det uendelig store ldde plnet oppdelt i tynne ringer, med rdius r, tykkelse dr, og sentrum rett under posisjonen der du ønsker å bestemme det elektriske feltet. Tips : Hvis du etter hvert får bruk for integrlet så er du trolig på rett vei. 0 d ( ) / = 1 9