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

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

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

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

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

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

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

Løsning øving 9 ( ) ( ) sin ( )

Kap. 23 Elektrisk potensial

Kap. 23 Elektrisk potensial

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

TFE4120 Elektromagnetisme

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

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

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

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

Kap 21 Elektrisk ladning / Elektrisk felt

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

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

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

Øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

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

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

EKSAMEN I FY1001 og TFY4145 MEKANISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

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

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Løsningsforslag kapittel 3

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

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

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

MEK 4520 BRUDDMEKANIKK Løsningsforslag til obligatorisk øving 1.

Fysikk-OL Norsk finale 2005

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

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

Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

( 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)

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

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

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

Betinget bevegelse

Løsningsforslag Kollokvium 1

Løsning eksamen TFY desember 2014

UNIVERSITETET I OSLO

c) etingelsen fo at det elektiske feltet E e otasjonsinvaiant om x-aksen e, med E og ee som denet ovenfo, at e E = E. Dette skal gjelde fo en vilkalig

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN MAI 2007

Matematikk 3MX AA6524 / AA6526 Elever / privatister Oktober 2002

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

Eksamen i MA-104 Geometri Løsningsforslag

Løsning midtveiseksamen H12 AST1100

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

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

2.2.1 Grunnleggende betraktninger

Løsningsforslag til øving 4

Løsningsforslag til øving 3

Løsningsforslag SIE4010 Elektromagnetisme 5. mai 2003

ρ = = = m / s m / s Ok! 0.1

Løsningsforslag Eksamen 30. mai 2007 FY2045 Kvantefysikk

Løsningsforslag til eksempeloppgave 2 i fysikk 2, 2009

Norsk Fysikklærerforening NORSK FYSISK SELSKAPS FAGGRUPPE FOR UNDERVISNING

Løsningsforslag til Øvingsoppgave 5

Newtons lover i to og tre dimensjoner

Oppgave 1 Svar KORT på disse oppgavene:

75045 Dynamiske systemer 3. juni 1997 Løsningsforslag

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

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

Løsningsforslag Fysikk 2 V2016

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

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

Forelesning 9/ ved Karsten Trulsen

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

n_angle_min.htm

Elektrisk potensial/potensiell energi

Løsningsforslag TEP 4110 FLUIDMEKANIKK 18.desember ρ = = = m / s m / s 0.1

Kap Rotasjon av stive legemer

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

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

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

Løsningsforslag Fysikk 2 Vår 2013 Oppgav e

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2015

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

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

Kapittel 2: Krumlinjet bevegelse

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 4/2 2010

1 Virtuelt arbeid for stive legemer

Løsningsforslag for eksamen i FY101 Elektromagnetisme torsdag 12. desember 2002

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

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

Kap Rotasjon av stive legemer

R2 kapittel 4 Tredimensjonale vektorer

Transkript:

TFY404 Fysikk. Institutt fo fysikk, NTNU. Høsten 203. Øving 9. Veiledning: 8. oktobe. Innleveingsfist: 23. oktobe kl 4. Oppgve ) Figuen vise et unifomt elektisk felt (heltukne linje). Lngs hvilken stiplet linje ende potensilet seg ikke? A B 2 C 3 D 4 2 3 4 b) n ptikkel med negtiv ldning plssees med null stthstighet i et elektosttisk felt. Ptikkelens bevegelse bli A i etning lvee potensil. B i etning lvee potensiell enegi. C i smme etning som. D i etning nomlt på. c) Den potensielle enegien til to elektone i innbydes vstnd Å (= 0 0 m) e [ ev =.6 0 9 J] A 4.4 mev B 4.4 ev C 4.4 kev D 4.4 MeV d) Fie punktldninge, to positive og to negtive ( = 9 µc), e plsset i hjønene på et kvdt med sideknte 5 cm, som vist i figuen. Hv e systemets potensielle enegi? A 9 J B Null C -7 J D -38 J 5 cm 5 cm e) To punktldninge Q = 69 nc og Q 2 = 98 nc e plsset i y-plnet, som vist i figuen. t elekton flyttes f punkt A til punkt B. Hvo sto ending gi denne foflytningen i systemets potensielle enegi? (Systemet- de to punktldningene og elektonet.) ( ev =.6 0 9 J)

y A - kev B - ev C ev D kev B 0.6m Q 0.8m Q 2 0.6m A f) Hvo sto e dien til en (kulefomet) ekvipotensilflte på 50 V med en punktldning 0 nc i sentum? Null potensil velges uendelig lngt unn. A.3 m B.8 m C 3.2 m D 5.0 m g) Hvis potensilet V som funksjon v vstnden f en ldningsfodeling e som vist i gf n, hvilken gf vise d det elektiske feltet som funksjon v vstnden? V 2 3 A 2 B 3 C 4 D 5 4 5 Oppgve 2 n elektisk dipol som bestå v to punktldninge ±, e plsset lngs z-ksen med sentum i oigo, som vist i figuen. Det elektiske dipolmomentet e d p =, de = ẑ e vektoen f til. z V =? 2 (f.eks.) 2

Siden vi he opplgt må h symmeti med hensyn til otsjon omking z-ksen, e det tilstekkelig å se på foholdene i et hlvpln som inneholde z-ksen, f.eks. z-plnet, med > 0. Vi kn videe velge mellom ktesiske koodinte (, z) elle polkoodinte (, ) fo å ngi en vilkålig posisjon i dette plnet. Vi skl se på begge dele i denne oppgven. Vinkelen kn vi selvsgt velge i fohold til hvilken ktesiske kse vi vil; he l vi væe vinkelen som dnne i fohold til z-ksen (se figuen). ) Bestem føst smmenhengen mellom de ktesiske koodintene og polkoodintene, dvs (, ), z(, ) og (,z). b) Vis t potensilet f en slik dipol i ktesiske koodinte bli V(,z) = 4πε 0 2 +(z /2) 2 2 +(z +/2) 2 Hv bli potensilet på -ksen, V(,0)? nn på z-ksen, V(0,z)? (På hele z-ksen; pss på fotegnene...!) Skisse funksjonen V(0, z). c) Vis t i sto vstnd f dipolen (dvs ) e potensilet med god tilnæmelse gitt i polkoodinte ved V(,) = pcos 4πε 0 2 = p 4πε 0 3 Tips: T utgngspunkt i t = 2 2 2 og buk figuen til å finne et tilnæmet uttykk fo dette nå. Mens potensilet f en enkelt punktldning vt som /, vt ltså potensilet f en dipol skee, nemlig som / 2. dette imelig? Oppgve 3 n elektisk dipol bestå v to punktldninge og med en (fst) innbydes vstnd. Dipolen e plsset i et homogent yte elektosttisk felt = ˆ. Ant t dipolen ligge i y-plnet og slik t vektoen f til, og demed også dipolmomentet p =, dnne en vinkel med. Vinkelen egnes mot uviseen i fohold til -ksen, som vist i figuen. y p ) Hv bli den totle kften (f det yte feltet ) på dipolen? b) F meknikken h vi t deiemomentet τ omking en bestemt kse (elle stengt ttt: om et punkt) e definet som τ = i i F i, de i e men f ksen og ut til posisjonen de kften F i ngipe. Vis t fo den elektiske dipolen i det homogene feltet bli deiemomentet omking ksen som gå nomlt gjennom dipolens midtpunkt τ = p = p = psin ẑ c) Til slutt skl du finne et uttykk fo den potensielle enegien U() til den elektiske dipolen ovenfo. Skisse også U(). Hvilken oienteing v dipolen i fohold til epesentee en stbil likevekt? 3

Til hjelp på punkt c) (epetisjon f meknikken): L oss fo enkelhets skyld holde oss i y-plnet. n kft F = F ˆ+F y ŷ = F ˆ+F α ˆα som ngipe i en posisjon = cosα ˆ+sinα ŷ vil d gi et deiemoment τ = F omking z-ksen: y 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 D kn det vises t og demed e = ˆ + ˆα τ = U α, du = τ dα ettesom U ikke vhenge v i våt tilfelle. (Vi h fst = /2 fo dipolen.) α Komment: n elektisk isolto, et såklt dielektikum, bestå typisk v molekyle med null nettoldning, men med en inten ldningsfodeling (dvs plsseing v tomkjene og elektone) som e skjev. Sgt på en nnen måte: Ldningsmiddelpunktetfo molekylets positive ldning (dvs tomkjenene) e ikke i smme posisjon som ldningsmiddelpunktet fo molekylets negtive ldning(dvs elektonene). Slike pole molekyle e demed elektiske dipole. ksempel: Vnn, H 2 O. Kysspodukt mellom vektoe (kun litt epetisjon) Kysspoduktet 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 høyehåndsegelen: 4

c c = b c = c = b sin b b L høye hånds fie finge (unnttt tommelen) peke lngs den føste vektoen. Bøy dem deette slik t de peke lngs den nde vektoen. (Vi bøye fingene den etningen som gi en vinkel minde enn 80 gde.) Tommelen peke nå i kysspoduktets etning. Altså: c = b h bsoluttvedi ksempel : = 0ˆ og b = 5ŷ gi ksempel 2: = 5ŷ og b = 0ˆ gi Av dette se vi t c = c = b sin = b sin c = b = 50ẑ c = b = 50ẑ b = b ksempel 3: = 2ˆ 3ŷ og b = 5ˆ+2ŷ gi c = b = 2 2ẑ +3 5ẑ = 9ẑ I disse eksemplene h vi bukt t ˆ ˆ = 0 ŷ ŷ = 0 ˆ ŷ = ẑ ŷ ˆ = ẑ 5