EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Like dokumenter
KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

To sider med formler blir delt ut i eksamenslokalet. Denne formelsamlingen finnes også på første side i oppgavesettet.

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 13. mai 2004

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

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

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

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

FYS1120 Elektromagnetisme

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

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Onsdag og fredag

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME OG FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

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

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

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

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

Øving 15. H j B j M j

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

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

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

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

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

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

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

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

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

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

UNIVERSITETET I TROMSØ. EKSAMENSOPPGAVE i FYS-1002

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

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 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?

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS Elektromagnetisme Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154

UNIVERSITETET I OSLO

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ELEKTRONIKK OG TELEKOMMUNIKASJON

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 29. mai 2017

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

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

FYS1120 Elektromagnetisme - Ukesoppgavesett 2

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

Oppgave 4 : FYS linjespesifikk del

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Elektrisk potensial/potensiell energi

UNIVERSITETET I OSLO

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 10 Elektrisitet og magnetisme

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

FYS1120 Elektromagnetisme

Emnenavn: Fysikk og kjemi. Eksamenstid: 9:00 til 13:00. Faglærer: Erling P. Strand

FYS1120 Elektromagnetisme ukesoppgavesett 7

Løsningsforslag til øving 3

Felttur 2016 Elektromagnetisme

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

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

A. positiv x-retning B. negativ z-retning C. positiv y-retning D. negativ y-retning E. krafta er null

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

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

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

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til EKSAMEN

Laboratorieoppgave 8: Induksjon

Avdelingfor ingeniørfag. Deleksameni elektrofysikk. Emne: IRE Kl. 0900: desember Antalloppgavesider 4 Antallsider med formler 1

Løsningsforslag til øving 4

Transkript:

NTNU Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet ide 1 av 7 Fakultet for informatikk, matematikk og elektroteknikk Institutt for fysikalsk elektronikk Bokmål/Nynorsk Faglig/fagleg kontakt under eksamen: Navn: Johannes kaar Tlf.: 91432 EKAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETIME TORDAG 13. MAI 2004 TID: KL 0900-1400 ensur: enest/seinast 08.06.2003. Hjelpemidler: D - Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt. Hjelpemiddel: D - Ingen trykte eller handskrevne hjelpemiddel tillatne. Bestemt, enkel kalkulator er tillaten. Totalt 7 sider inkludert forside. Alle deloppgaver/deloppgåver har omtrent lik vekt (litt variasjon avhengig av arbeidsmengde).

Oppgave 1 ide 2 av 7 Gitt en punktladning Q som befinner seg i en avstand h fra et uendelig stort, ledende plan, se figuren under. Tips: Bruk speilingsmetoden (du trenger ikke rettferdiggjøre speilingsmetoden i besvarelsen). a) Bestem potensialet V (z) langs hele z-aksen (men z = h). b) Bestem det elektriske feltet E langs z-aksen for z<h. c) kissér det elektriske feltet overalt. (Dvs. skissér feltlinjene.) d) Finn kraften på punktladningen. e) Beregn arbeidet som må utføres for å frigjøre punktladningen fra planet (dvs. flytte punktladningen til z = ). f) Punktladningen Q er nå tilbake på plassiz = h. Anta at enda en punktladning plasseres på z-aksen. Denne punktladningen har ladning q og plasseres i punktet z = z 0, der z 0 >h. Finn kraften som virker på den nye ladningen q. g) Argumenter for at dersom q er tilstrekkelig liten, kan vi finne frigjøringsarbeidet til q (dvs.arbeidetvimå utføre for å flytte q til z = ) ved hjelp av svaret i a. Finn arbeidet under denne forutsetningen og oppgi et kriterium for hvor liten q må være for at dette skal være en god tilnærmelse. Oppgave 2 Figuren på neste side viser en toroideformet (smultringformet) kjerne av et ferromagnetisk materiale med relativ permeabilitet µ r =. Kjernen har konstant tverrsnittsareal. Rundt kjernen er det viklet en spole med N 1 viklinger. Anta at toroiden er tynn slik at den magnetiske flukstettheten kan regnes uniform over tverrsnittet. Anta videre at luftgapet g er lite slik at du kan se bort fra spredning av flukslinjer. a) Vis at fluksen gjennom et tverrsnitt av toroiden er µ 0 N 1 I 1 /g, deri 1 er strømmen som går igjennom spolen. Hva blir selvinduktansen L 1 til spolen?

ide 3 av 7 pole for oppgave 2c og d: I 1 N 1 g 2a 2b Figur 1: Magnetisk krets for oppgave 2. b) kriv opp uttrykket for energitettheten i et magnetisk felt (dvs. energi per volumenhet). Bruk dette til å finne energien som er lagret i den magnetiske kretsen, og vis at den er lik 1 2 L 1I 2 1. c) En spiralviklet spole med innerradius a og ytterradus b settes nåinniluftgapet.polen er tettviklet og det er N 2 viklinger. Anta at b er mindre enn radiusen til toroidens tverrsnitt. Finn den gjensidige induktansen L 12 mellom spole 1 (spolen rundt ferromagneten) og spole 2 (spiralspolen i luftgapet). d) pole 1 koples til en vekselspenningsgenerator med spenning V 1 = V 0 cos(2πft), der f er frekvensen. Den andre spolen koples til et voltmeter med uendelig impedans. Hva blir spenningen som måles på voltmeteret? Du trenger ikke ta hensyn til fortegnet. Hvis vi i stedet hadde koplet generatoren på den andre spolen og målt spenningen på den første, ville vi fått samme resultat? Begrunn svaret. Oppgave 3 a) Forklar hvorfor likningen J + ρ = 0 betyr ladningsbevarelse. tørrelsen ρ er romladningstetthet og J er t strømtetthet. b) Vis at Maxwells likninger impliserer ladningsbevarelse. Oppgave 4 Til hvert av de 5 spørsmålene som er stilt nedenfor, er det foreslått 4 svar. Oppgi hvilket svar du mener er best dekkende for hvert spørsmål. varene, som ikke skal begrunnes, avgis iskjemaetpå siste side. Denne siden rives fra og leveres inn som del av besvarelsen. Det gis 3 poeng for hvert riktig svar, 1 poeng for hvert galt svar og 0 poeng for ubesvart. Helgardering (2 eller 3 kryss) gir 0 poeng. a) En av Maxwells likninger er H = J + D. Denne likningen betyr bl.a. at t i) Ohms lov er gyldig i motstander, ii) en lang, rett leder som fører en konstant strøm gir opphav til et sirkulerende magnetfelt, iii) et varierende magnetfelt gjennom en ledende sløyfe induserer en strøm i sløyfa, iv) i elektrostatikken er E konservativt.

ide 4 av 7 b) Følgende uttrykk er påstått å beskrive det elektrostatiske feltet fra en ladningsansamling: E = Quϕ 1 0 r 1 r. Anta at ladningsansamlingen har begenset utstrekning i alle 3 retninger. tørrelsen Q = 0 er den totale ladningen til ladningsansamlingen, r er avstanden fra origo til observasjonspunktet og u ϕ er enhetsvektoren i den retningen den polare vinkelen ϕ øker (i et sfærisk koordinatsystem). Uten å kjenne detaljene om ladningsansamlingen og utregningen, hvorfor kan du likevel si at uttrykket må være galt? i) Uttrykket er dimensjonsmessig feil, ii) Uttrykket stemmer ikke med Gauss lov, iii) Uttrykket er feil siden det ikke tilfredsstiller E =0, iv) Alle de tre innvendingene ovenfor er riktige. c) I en ideell leder i) er alltid potensialet null (V =0), ii) er alltid E =0, iii) kan det ikke finnes strømtetthet ( J = σe =0), iv) Alle de tre påstandene ovenfor er riktige. d) I et begrenset volum er vektorpotensialet A = ayu x, angitt i et kartesisk koordinatsystem. tørrelsen a antas å være uavhengig av koordinatene x, y og z i dette volumet. Hvilken av følgende påstander beskriver nødvendigvis volumet på enriktigmåte? i) Den magnetiske flukstettheten er uniform, ii) Det elektriske feltet er uniformt, iii) Volumet er ladningsfritt, iv) Volumet er karakterisert ved µ = µ 0. e) Har v B samme dimensjon som et elektrisk felt (v er hastighet og B er magnetisk flukstetthet)? i) Ja, ii) Nei, iii) Hastighet kan både måles i m/s og sm (sekundmeter); følgelig kan svaret både være ja og nei avhengig av hvordan hastigheten måles. iv) Hakke peiling.

Oppgitte formler og konstanter ide 5 av 7 Formler i elektromagnetisme (spesifisering av gyldighetsområdet og forklaring av symboler er utelatt): F = Qq R 4πr 2u r, E def = F/q, V P = E d l, V = Q P 4πr, E = V, D d = Q fri i, D = ρ, D def = 0E + P, P = 0 χ ee, D = E, = 0 (1 + χ e ), C def = Q/V, C = /d, W e = 1 2 CV 2, w e = 1 D 2 E, p = Qd, J = NQv, J = σe, J = E/ρ, σ =1/ρ, PJ = J Edv, v df 12 = I 2 d µ 0 I 1 d l 2 l 1 u r, db 4π r = µ 0 Id l u r, df 2 4π r = Id l B, 2 H def B = M, µ M = χmh, B = µ H, µ = µ0 (1 + χ m ), m = I, 0 M F = m B, B =0, H d l = J d, w m = 1 B C 2 H, L 12 = Φ 12 = L 21 = Φ 21, L = Φ I 1 I 2 I, W m = 1 n I k Φ k = 1 n n L jk I j I k, 2 2 k=1 j=1 k=1 F = ( W m ) Φ=konst, F =+( Wm ) I=konst, J + ρ t =0, F = Q( E + v B). Maxwells likninger: E = B t, H = J + D t, D = ρ, B =0, C E d l = d dt H d l = C D d = Q fri i, B d =0. B d, J + D d, t e = dφ dt Potensialer i elektrodynamikken: B = A, E A = V t, 2 V µ 2 V t = ρ 2, 2 A 2 A µ t = µ J, 2 V (r, t) = 1 ρ(r,t R/c)dv, µ J(r,t R/c)dv A(r, t) =. 4π v R 4π v R Grensebetingelser: E 1tang = E 2tang, D1norm D 2norm = σn, H 1tang H 2tang = J s n, B1norm = B 2norm.,

Noen konstanter: ide 6 av 7 µ 0 =4π 10 7 H/m 0 =1/(µ 0 c 2 0 ) 8.854 10 12 F/m Lyshastighet i vakuum: c 0 =1/ µ 0 0 = 299792458 m/s 3.0 10 8 m/s Lyshastighet i et medium: c =1/ µ Elektronets hvilemasse: m e =9.11 10 31 kg Nøytronets hvilemasse: m n =1.67 10 27 kg Protonets hvilemasse: m p =1.67 10 27 kg tandard tyngdeakselerasjon: g =9.80665 m/s 2 Gravitasjonskonstant: γ =6.673 10 11 N m 2 /kg 2. Matematiske formler:

EMNE TFE4120 ELEKTROMAGNETIME ide 7 av 7 TUDENTNR.:... varkupong Merk med kryss i de aktuelle rutene. Kun ett kryss for hvert spørsmål. pørsmål Alt. i) Alt. ii) Alt. iii) Alt. iv) a) b) c) d) e)