a) Z =ˆν/ˆp b) Z =ˆp/ˆν c) Z =ˆν ˆp ν = 1 p

Like dokumenter
Eksamen i TFE4130 Bølgeforplantning

Kontinuasjonseksamen i emne TFE4130 Bølgeforplanting

EKSAMEN I EMNE SIE4015 BØLGEFORPLANTNING EKSAMEN I FAG BØLGEFORPLANTNING LØRDAG/LAURDAG 19. MAI 2001 TID: KL

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4130 BØLGEFORPLANTNING

EKSAMEN I EMNE TFE 4130 BØLGEFORPLANTNING

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON

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

Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

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

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

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

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

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

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

Løsningsforslag til øving

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 9. august 2007 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

Skinndybde. FYS 2130

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

Flervalgsoppgaver i bølgefysikk

EKSAMENSOPPGAVE. Tillatte hjelpemidler: Kalkulator med tomt dataminne Rottmann: Matematisk Formelsamling A.T. Surenovna: Norsk russisk ordbok

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 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).

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Onsdag 20. desember 2006 kl Norsk utgave

EKSAMEN TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl Norsk utgave

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl Norsk utgave

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Elektromagnetiske bølger

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Fredag 3. desember 2010 kl

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl

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

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

Øving 11. Oppgave 1. E t0 = 2. Her er

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Fredag 5. desember 2008 kl

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag til øving 9

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

TMA4265 Stokastiske prosessar

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

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK Torsdag 3. desember 2009 kl

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

TMA4265 Stokastiske prosessar

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

TFY4160 og FY1002 Bølgefysikk

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

EKSAMEN I NUMERISK LINEÆR ALGEBRA (TMA4205)

Onsdag og fredag

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

Løsningsforslag til øving 3

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

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

10 6 (for λ 500 nm); minste størrelse av

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

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 1

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til øving 8

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag til øving 4

Maxwell s ligninger og elektromagnetiske bølger

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: MAT-1003 Dato: Tirsdag 15. desember 2015 Tid: Kl 15:00 19:00 Sted: Åsgårdvegen 9

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til eksamen i SIF4072 KLASSISK FELTTEORI Onsdag 28. mai 2003

Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

EKSAMEN I TMA4285 TIDSREKKJEMODELLAR Fredag 7. desember 2012 Tid: 09:00 13:00

EKSAMEN FY1002 og TFY4160 BØLGEFYSIKK. Onsdag 12. desember 2012 kl

En samling av mer eller mindre relevante formler (uten nærmere forklaring) er gitt til slutt i oppgavesettet.

Transkript:

Noregs teknisk naturvitskaplege universitet Institutt for elektronikk og telekommunikasjon Side 1 av 9 Faglig kontakt under eksamen: Name: Ulf Österberg Tel: 46836143 Eksamen i emne TFE4130 B lgeforplantning Nynorsk Onsdag 16. desember 2009 Tid: 09:00 13:00 Sensur: 16. januar 2010 Hjelpemiddel: D: Ingen trykte eller handskrivne hjelpemiddel tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Side 2 av 9 Oppgåve 1 For denne oppgåva vil vi trenge Maxwell sine likningar, sjå side 6 i eksamen. a Skriv ned dei tre grunnleggande relasjonane for eit enkelt, lineært, leiande medium. b Anta at det elektromagnetiske feltet er tidsharmonisk. Ved bruk av visarnotasjon, korleis kan du skrive det elektriske feltet Ex, y, z, t? c Skriv ned dei tidsharmoniske Maxwell sine likningar. d Lei ut b lgelikninga. e For det elektriske feltet, i visarnotasjon, Ez = [ˆx 4e jπ/4 + ŷ 3e jπ/2 ]e jkz, finn den fullstendige polarisasjonstilstanden. f Gi eit uttrykk for ei plan b lge i 3D rom og teikn eit bilete av fasefronten til b lga. g Det er estimert at jorda mottek utstrålt energi frå sola med ein rate på omtrent 1.3 kw/m 2. Ved å anta ei monokromatisk planb lge, kalkuler dei ekvivalente amplitudane til dei elektriske og magnetiske feltstyrkevektorane. h Ei uniform og plan elektromagnetisk b lge propagerar i +z-retninga nedover og treff normalt ved z =0på ei havflate. La det magnetiske feltet ved flata vere H0,t= a y H 0 cos 10 4 t A/m. i Bestem inntrengingsdybda ved konduktivitet σ og permeabilitet μ 0. ii Finn uttrykka for Hz, t og Ez, t. iii Finn effekttapet per arealeining uttrykt ved H 0 ihavet. Oppgåve2 Den transmitterande antenna til eit radiobasert navigasjonssystem er ei 40 m h g vertikal metallmast isolert frå jorda. Ei 180 khz kjelde sender ein straum med amplitude på 100 A inn isokkelen på masta. Ved åanta at straumamplituden i antenna avtek lineært mot null ved toppen av masta og at jorda er eit perfekt leiande plan, bestem f lgande: a den effektive lengda av antenna, b den maksimale feltstyrken ved ein avstand 160 km frå antenna, c den tidsmidla utstrålte effekten, d strålingsmotstanden.

Side 3 av 9 Oppgåve 3 For kvart av dei 8 sp rsmåla under er det tre foreslåtte svar. Oppgje kva for eit svaralternativ du meinar er best dekkende for kvart sp rsmål. Svaret, som ikkje skal grunngjevast, skal kryssast av i skjemaet på siste side. Denne sida skal rivast av ogleverast inn som del av besvarelsen. Kvart rette svar gir 4 poeng. Galt og ikkje avgitt svar gir 0 poeng. 1. For eit akustisk medium er den karakteristiske impedansen Z definert ved hjelp av partikkelhastigheita ˆν og trykkvariasjonen ˆp for ei plan, harmonisk b lge. Kven av formlane under er rett? a Z =ˆν/ˆp b Z =ˆp/ˆν c Z =ˆν ˆp 2. Ei av likningane for å beskrive propagasjon av lyd i gassar kan skrivast som: Kva beskriv denne likninga? a Dei elastiske eigenskapane til gassen, b Newtons r rslelov, c likninga for akustisk impedans. ν = 1 p γp 0 3. Vi definerar b lgeimpedansen som forholdet mellom det elektrisk og det magnetiske feltet. For ei plan, harmonisk b lge i eit tapsfritt medium får vi at impedansen er reell fasevinkel er 0. Kva erdenne same fasevinkelen for ei b lge i ein god leiar? a 0, b 45, c 90. 4. På ei transmisjonslinje med ein reell karakteristisk impedans Z 0 propagerar ei harmonisk b lge. Transmisjonslinja er avslutta med ein reell last R L.Kvaervilkåret for at spenninga storleiken til amplituden skal vere maksimal ved lasta?

Side 4 av 9 a R L >Z 0 b R L = Z 0 c R L <Z 0 5. Anta ein TE-mode i ein planar dielektrisk b lgeleiar. Korleis varierar det transversale feltet i rommet, inni, og utanfor b lgeleiaren? a Trigonometriske l ysingar inni og eksponentielt avtakande utanfor, b eksponentielt avtakande inni og trigonometrisk utanfor, c eksponentielt avtakande både inni og utanfor. 6. Ein planar dielektrisk b lgeleiar har brytingsindeks n 1 og er på begge sider omslutta av eit medium med brytningsindeks n 2. Begge media er tapsfrie. Kva forav krava under er n dvendige for at ei b lge skal kunne propagere i b lgeleiaren? a n 1 <n 2 b n 1 = n 2 c n 1 >n 2

Side 5 av 9 7. Eit signal som propagerar i +z-retninga på ei transmisjonslinje kan beskrivast ved V z, t =V 0 e jωt γz der γ = α + jβ. For at transmisjonslinja skal vere distorsjonsfri, kven av betingelsane under er n dvendige og tilstrekkelege? a α er uavhengig av frekvens, b β er proporsjonal med frekvens, c begge betingelsar a and b må tilfredsstillast. 8. Betrakt ein TE-mode i ei transmisjonslinje som består av to leiande plan med vakuum imellom. Dersom lyshastigheten er c, kva kan du sei om gruppehastigheita for TE-moden? a v g >c, b v g = c, c v g <c.

Side 6 av 9 Useful Formulas Maxwell's Equations l l! S! l E dl =! S H dl =! S D ds = V B Jc + D ds E = B ds H = Jc + D ϱ v dv D = ϱ v B dl = 0 B =0 E B D B = V A = A = εe = μh 2 E 1 c 2 2 E 2 =0, c = 1 με Permittivity: ε 0 8.854 10 12 F/m Permeability: μ 0 =4π 10 7 H/m Wave impedance: η 0 = μ0 ε 0 Speed of light: c = 1 μ0 ε 0 377Ω 3 10 8 m/s Z i = Z 0 Z L +Z 0 tanh γl Z 0 +Z L tanh γl Γ = Z L Z 0 Z L +Z 0 Z s = ˆp ˆν = cϱ 0

Side 7 av 9 F M = F S 1 ν c cos θ H = ˆϕ I dl 4π β2 sin θ [ ] 1 + 1 jβr jβr 2 e jβr Gradient: Rectangular : f = ˆx f f f +ŷ +ẑ x y Cylindrical : f = ˆϱ f +ˆϕ 1 f ϱ ϱ +ẑ f Spherical : f = ˆr f + ˆθ 1 f +ˆϕ 1 f r r θ r sin θ Divergence: Rectangular : A = Ax x + Ay y Cylindrical : A = 1 ϱa ϱ ϱ ϱ + 1 ϱ Spherical : A = 1 r 2 + Az A ϕ r r2 A r + 1 r sin θ + Az sin θa θ θ + 1 A ϕ r sin θ Curl: A Rectangular : A = ˆx z y Cylindrical : A = ˆϱ 1 ϱ Spherical : A = ˆr r sin θ A z Ay +ŷ A x Aϕ +ˆϕ Aϱ sin θa θ ϕ A θ Az x +ẑ Ay x Az + ẑ ϱ ϱ + ˆθ r 1 sin θ A r Ax y ϱa ϱ ϕ Aϱ r ra ϕ + ˆϕ r ra r θ Ar θ

Side 8 av 9 Laplacian: Rectangular : 2 f = 2 f x 2 + 2 f y 2 Cylindrical : 2 f = 1 ϱ Spherical : 2 f = 1 r 2 + 2 f 2 ϱ f + 1 2 f + 2 f ϱ ϱ ϱ 2 2 2 f r2 + 1 r r r 2 sin θ f sin θ + 1 2 f θ θ r 2 sin 2 θ 2 cos x = 1 2 ejx + e jx sin x = 1 2j ejx e jx cosa = cosa cos b sin a sin b sina = sina cos b ± cos a sin b π 0 a N 1 a 1 =1+a + a 2 + a 3 + + a N 1 + x a 1+ax, x << 1 cos 2 π cos x 2 sin x dx =1.218 Rectangular : Cylindrical : Spherical : dx, dy, dz dϱ, ϱdϕ, dz dr, rdθ, r sin θdϕ

Side 9 av 9 SUBJECT: TFE4130WAVE PROPAGATION CANDIDATE NUMBER: FACULTY : Merk med ein X for rett svar. Berre eitt svar per sp rsmål!! Question # Alt. a Alt. b Alt. c 1 2 3 4 5 6 7 8