Midtsemesterprøve fredag 23. mars kl

Like dokumenter
Midtsemesterprøve fredag 23. mars 2007 kl

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

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)

UNIVERSITETET I OSLO

Øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

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

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 Mandag 4. desember 2006 kl

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

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

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

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

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

Øving 15. H j B j M j

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

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

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.

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

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

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

Løsningsforslag Kollokvium 1

Vår 2004 Ordinær eksamen

1 Mandag 1. mars 2010

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

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

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

EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME OG FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Midtsemesterprøve fredag 11. mars kl

Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

Flervalgsoppgaver i bølgefysikk

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

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

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?

1 Mandag 8. mars 2010

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

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

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

Formelsamling. ξ(r, t) = ξ 0 sin(k r ωt + φ) 2 ξ(x, t) = 1 2 ξ(x, t) t 2. 2 ξ. x ξ. z 2. y ξ. v = ω k. v g = dω dk

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

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

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

Eksamensoppgave i TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

Eksamen R2, Va ren 2014, løsning

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

Øving 13, løsningsskisse.

Øving 13, løsningsskisse.

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

og P (P) 60 = V 2 R 60

Onsdag og fredag

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

Tirsdag r r

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 12. oktober 2007 kl

Løsningsforslag til øving 4

Onsdag og fredag

Løsningsforslag Eksamen 30. mai 2007 FY2045 Kvantefysikk

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 19. november 2010 kl

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

R2 - Heldagsprøve våren 2013

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

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

Løsningsforslag til øving 13

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

Midtsemesterprøve Bølgefysikk Fredag 10. oktober 2008 ca kl

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

Transkript:

Institutt for fysikk, NTNU FY1003 Elektrisitet og mgnetisme I TFY4155 Elektromgnetisme år 2007 Midtsemesterprøve fredg 23. mrs kl 1415 1615. Svrtbellen står på et eget rk. Sett tydelige kryss. Husk å skrive på studentnummer. LEE INN ÅE OPPGETEKSTEN OG STELLEN Tilltte hjelpemidler: K. ottmnn: Mtemtisk formelsmling. (Eller tilsvrende.) O. Øgrim og. E. Lin: Størrelser og enheter i fysikk og teknikk eller. E. Lin og. ngell: Fysiske størrelser og enheter. Typegodkjent klkultor, med tomt minne, i henhold til liste utrbeidet v NTNU. (HP30S eller lignende.) Formelsmling Elektrosttikk er inkludert på bksiden v dette rket. Opplysninger: Prøven består v 25 oppgver. Hver oppgve hr ett riktig og tre gle svrlterntiv. u skl krysse v for ett svrlterntiv på hver oppgve. vkryssing for mer enn ett lterntiv eller ingen lterntiv betrktes som feil svr og gir i begge tilfelle null poeng. ersom ikke nnet er oppgitt, nts det t systemet er i elektrosttisk likevekt. ersom ikke nnet er oppgitt, er potensil underforstått elektrosttisk potensil, og tilsvrende for potensiell energi. ersom ikke nnet er oppgitt, er nullpunkt for potensil og potensiell energi vlgt uendelig lngt borte. Metll er synonymt med elektrisk leder. Isoltor er synonymt med dielektrikum. Noen nturkonstnter: ε 0 = 8.85 10 12 2 /Nm 2, 1/4πε 0 = 9 10 9 Nm 2 / 2, e = 1.6 10 19, m e = 9.11 10 31 kg, m p = 1.67 10 27 kg, g = 9.8 m/s 2, c = 3 10 8 m/s. Symboler ngis i kursiv (f.eks for potensil) mens enheter ngis uten kursiv (f.eks for volt). SI-prefikser: M (meg) = 10 6, k (kilo) = 10 3, c (centi) = 10 2, m (milli) = 10 3, µ (mikro) = 10 6, n (nno) = 10 9, p (piko) = 10 12. Omkrets v sirkel: 2πr. rel v kuleflte: 4πr 2. olum v kule: 4πr 3 /3. Grdient i krtesiske koordinter: f = ( f/ ) ˆ + ( f/ y) ŷ + ( f/ z) ẑ Grdient v kulesymmetrisk funksjon f(r): f = ( f/ r) ˆr Noen integrler: n d = n+1 /(n + 1) +, ep( 2 ) d = ep( 2 )/2 1

Formelsmling Elektrosttikk d ngir flteintegrl og dl ngir linjeintegrl. ngir integrl over lukket flte eller rundt lukket kurve. Fete symboler ngir vektorer. Symboler med htt over ngir enhetsvektorer. Formlenes gyldighetsområde og de ulike symbolenes betydning nts forøvrig å være kjent. oulombs lov: Elektrisk felt og potensil: Elektrisk potensil fr punktldning: Elektrisk fluks: F = qq 4πε 0 r 2 ˆr E = = = = q 4πε 0 r φ E = E d E dl Elektrosttisk krft er konservtiv: E dl = 0 Guss lov for elektrisk felt og elektrisk forskyvning: ε 0 E d = q Elektrisk forskyvning: d = q fri ε 0 E + P = ε r ε 0 E = εe Elektrisk dipolmoment; generelt, for område Ω med fordeling v ldning: p = r dq Elektrisk dipolmoment; for punktldninger ±q i vstnd d: Ω p = qd Elektrisk polrisering = elektrisk dipolmoment pr volumenhet: Lineær respons: Kpsitns: P = p P = ε 0 χ e E = q Energitetthet (energi pr volumenhet) i elektrisk felt: u E = 1 2 ε 0E 2 2

Oppgver 1) I et område er det elektriske feltet ( E(, y, z) = E 0 ˆ y ŷ + 2z ) ẑ Her er E 0 og konstnter. Hvor mye netto ldning er det d inne i volumet vgrenset v 0, 0 y 3 og 0 z 2? Q = 0 Q = 3ε 0 E 0 2 Q = 9ε 0 E 0 2 Q = 12ε 0 E 0 2 2) Ei metllkule hr rdius og negtiv ldning Q. Kul er belgt med et lg elektrisk nøytrl plst (dvs: dielektrikum) med tykkelse 2 og reltiv permittivitet ε r = 2. Utenfor plstlget er det et metllisk kuleskll med tykkelse og netto ldning Q. Hvor mye ldning befinner seg på ytre overflte v dette metlliske kuleskllet? 4 2Q Q Q 2Q 000000000 111111111 000000000000 111111111111 00000000000000 11111111111111 000000000000000 111111111111111 P Q 000000000000000 111111111111111 00000000000000 11111111111111 000000000000 111111111111 0000000000 1111111111 000000 111111 Q 3 ε r =2 3) I oppgve 2, hv er det elektriske feltet E i punktet P, dvs i vstnd 2 fr systemets sentrum (origo)? Q ˆr/32πε 0 2 Q ˆr/16πε 0 2 Q ˆr/8πε 0 2 Q ˆr/4πε 0 2 4) I oppgve 2, hv er potensilet i punktet P (dvs i forhold til uendelig lngt borte, der = 0)? 13Q/64πε 0 7Q/48πε 0 0 11Q/32πε 0 3

5) Hv er den elektriske feltstyrken (i SI-enheter) i vstnd 2.0 m fr de tre punktldningene i figuren når q = 2 n og = 2 mm? 4.5 11.3 22.5 49.5 4q 3q 4q 6) Tre uendelig store pln er plssert i =, 0 og. e tre plnene hr lik positiv ldning σ pr flteenhet. Hvilken figur viser det resulterende elektriske potensilet ()? = 0 σ σ σ 4

7) Hvis potensilet () er som vist i grf 1, hvilken grf viser d feltstyrken E() (slik t E() = E() ˆ)? E 1 2 2 3 4 5 E 3 E 4 E 5 8) Figuren viser tre punktldninger, q, q og q, som er plssert i hvert sitt hjørne v en likesidet treknt. Hv er potensilforskjellen = 1 2 mellom de to punktene merket med 1 og 2 i figuren? (e to punktene ligger midt på forbindelseslinjene mellom to v punktldningene.) q = 0 = (1 + 3)q/πε 0 = 3q/πε 0 = (1 1/ 3)q/πε 0 1 2 q q 9) Figuren viser tre punktldninger, q, q og q, som er plssert i hvert sitt hjørne v en likebeint treknt. isse tre punktldningene hr potensiell energi U 9 (dvs: i forhold til om de vr lngt borte fr hverndre). e tre punktldningene i oppgve 8 hr potensiell energi U 8. Hvor stor er forskjellen U = U 8 U 9? q U = 0 U = 3q 2 /πε 0 U = q 2 /8πε 0 U = q 2 /8πε 0 2 2 q q 5

10) Hvilket utsgn er ikke riktig? En elektrisk dipol med dipolmoment p hr potensiell energi p E 0 i et uniformt elektrisk felt E 0. En elektrisk dipol med dipolmoment p utsettes for et dreiemoment p E 0 i et uniformt elektrisk felt E 0. Netto elektrisk fluks gjennom en lukket flte som omslutter en elektrisk dipol er lik null. Lngt unn en elektrisk dipol vtr den elektriske feltstyrken med kvdrtet v vstnden til dipolen. 11) En prllellpltekondenstor hr kvdrtiske metllplter med rel = 2, og vstnden mellom pltene er d. olumet mellom pltene er fylt med to forskjellige dielektriske medier, i øvre hlvdel et dielektrikum med reltiv permittivitet lik 2.0 og i nedre hlvdel et dielektrikum med reltiv permittivitet lik 3.0. Metllpltene er store smmenlignet med vstnden mellom dem, dvs d. Hv blir kpsitnsen til denne kondenstoren? ( 0 ε 0 2 /d) 0.2 0 ε r = 2 2.4 0 d 5.0 0 ε 10.0 r = 3 0 12) En prllellpltekondenstor hr kvdrtiske metllplter med rel = 2, og vstnden mellom pltene er d. olumet mellom pltene er fylt med to forskjellige dielektriske medier, i venstre hlvdel et dielektrikum med reltiv permittivitet lik 9 og i høyre hlvdel et dielektrikum med reltiv permittivitet lik 3. Metllpltene er store smmenlignet med vstnden mellom dem, dvs d. nger verdien v den elektriske forskyvningen i de fire punktene (1, 2, 3, 4) som er vmerket i figuren. 1 = 2 = 3 = 4 1 = 2 > 3 = 4 1 = 3 > 2 = 4 3 = 4 > 1 = 2 = 0 ε r = 9 r 1 3 2 4 ε = 3 =0 6

13) For kondenstoren i oppgve 12, rnger verdien v polriseringen P i de fire punktene (1, 2, 3, 4) som er vmerket i figuren. P 1 = P 2 = P 3 = P 4 P 1 = P 2 > P 3 = P 4 P 1 = P 3 > P 2 = P 4 P 3 = P 4 > P 1 = P 2 14) På -ksen ligger et elektron og to protoner, som vist i figuren. Elektronet (lengst til venstre) og det ene protonet (i vstnd fr elektronet) holdes fst. et ndre protonet slippes med null strthstighet fr sin strtposisjon, i vstnd 3 fr elektronet og i vstnd 2 fr protonet i midten. Hv blir hstigheten til protonet som slippes når det hr kommet lngt ut på -ksen? (e 2 /12πε 0 ) 1/2 (e 2 /12πε 0 m p ) 1/2 e e 2 e (e/12πε 0 m p 2 ) 1/2 m e m p m p (e 2 /12πε 0 m p 2 ) 1/2 15) Ei tynn og rett uendelig lng stng ligger lngs z-ksen og hr ldning pr lengdeenhet λ(z) gitt ved λ(z) = λ 0 e αz2 når z > 0 og λ(z) = λ 0 e αz2 når z < 0. Her er λ 0 og α konstnter. Hv er stngs elektriske dipolmoment? λ 0 /8α λ 0 /πα λ 0 /α 8λ 0 /α 16) Hv blir strømstyrken I ngitt i kretsen til høyre? 6 0 / 11 0 /3 3 0 /11 0 /6 0 2 I 3 7

17) Hv blir strømstyrken I ngitt i kretsen til høyre? I 2 0 /5 4 0 /5 5 0 /4 5 0 /2 0 0 18) Hv blir strømstyrken I ngitt i kretsen til høyre? nt t spenningskilden 0 hr vært tilkoblet lenge. 0 /2 0 / 0 /3 0 / 0 I 19) Hv blir ldningen Q ngitt i kretsen til høyre? 0 /5 5 0 0 /3 3 0 0 Q 3 2 8

20) Hv blir ldningen Q ngitt i kretsen til høyre? 0 /5 2 0 /5 3 0 /5 4 0 /5 0 2 Q 21) Hver v de seks lyspærene i figuren nedenfor kn betrktes som en ideell ohmsk motstnd. Økt spenning over ei lyspære (og dermed økt strømstyrke) gir økt lysstyrke i lyspær. Hvilke lyspærer lyser sterkest? 1 og 5 1, 3 og 5 2, 4 og 6 2, 3, 4 og 6 0 1 2 3 4 5 6 22) I kretsen i oppgve 21, hv skjer med lysstyrken i pære 3 dersom pære 4 skrus ut? Uendret. Lyser svkere. Lyser sterkere. Slokker. 9

23) En sylinderformet bit v et elektrisk ledende mterile hr lengde 2.0 cm og tverrsnitt 2.5 mm 2. Mterilet hr elektrisk resistivitet 6.25 10 4 Ω m. Hv blir motstnden (resistnsen) til denne lederbiten? 500 Ω 500 kω 500 MΩ 500 GΩ 2.5 mm 2 2.0 cm 24) Kretsen i figuren nedenfor består v en likespenningskilde 0 = 10, en kpsitns = 2 µf og en resistns = 5 MΩ koblet i serie. ryteren S kobles til ved tidspunktet t = 0. Hvor lng tid tr det før strømmen i kretsen hr flt til 1 % v mksimlverdien 0 /? 85 µs 16 ms 0.66 s 46 s 0 S 25) Kretsen i figuren nedenfor består v en vekselspenningskilde (t) = 0 sin ωt som er koblet til en kpsitns. Hv blir strømmen I(t) i denne kretsen? I(t) ( 0 /ω) cos(ωt + π/2) ω 0 cos(ωt + π/2) ( 0 /ω) sin(ωt + π/2) ω 0 sin(ωt + π/2) (t) 10

Institutt for fysikk, NTNU FY1003/TFY4155 Elektrisitet og mgnetisme I/Elektromgnetisme Midtsemesterprøve fredg 23. mrs 2007 kl 1415 1615. Emnekode: Studentnummer: Svrtbell Oppgve Oppgve 1 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 13 N: Kontroller t du hr stt nøyktig ETT KYSS for hver v de 25 oppgvene!!!!! 11