EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME



Like dokumenter
EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

TFE4120 Elektromagnetisme

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

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

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

BASISÅR I IDRETTSVITENSKAP 2010/2011. Utsatt individuell skriftlig eksamen. 1BA 111- Bevegelseslære 2. Mandag 22. august 2011 kl

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

Løsningsforslag SIE4010 Elektromagnetisme 5. mai 2003

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl Versjon A

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

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

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4130 BØLGEFORPLANTNING

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

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Kap. 23 Elektrisk potensial

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. ving 9.

Kap. 23 Elektrisk potensial

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKALSK ELEKTRONIKK

EKSAMEN I EMNE TFE 4130 BØLGEFORPLANTNING

Løsning øving 9 ( ) ( ) sin ( )

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Oppgave 1 Svar KORT på disse oppgavene:

Eksamen TFY 4240: Elektromagnetisk teori

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag for eksamen i FY101 Elektromagnetisme torsdag 12. desember 2002

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

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

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

Løsningsforslag til ukeoppgave 11

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

n_angle_min.htm

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28. Rottmann integraltabell (s. 137) μ r. μ r. μ r. μ r

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

Midtsemesterprøve torsdag 6. mars 2008 kl

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

Modul 1 15 studiepoeng, internt kurs Notodden/Porsgrunn

Fysikk 2 Eksamen høsten Løsningsforslag

Løsningsforslag Fysikk 2 Høst 2014

EKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

Løsning eksamen TFY desember 2014

FAG: FYS114 Fysikk/Kjemi LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad Grethe Lehrmann

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

Kap 28: Magnetiske kilder

Midtsemesterprøve onsdag 7. mars 2007 kl

Midtsemesterprøve fredag 13. mars 2009 kl (Versjon B)

Fysikkolympiaden 1. runde 25. oktober 5. november 2004

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

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

Newtons tredje lov. Kinematikk i to og tre dimensjoner

Øving 13, løsningsskisse.

Kap 28: Magnetiske kilder

Løsningsforslag til eksempeloppgave 2 i fysikk 2, 2009

Matematikk 3MX AA6524 / AA6526 Elever / privatister Oktober 2002

Fysikkolympiaden Norsk finale 2016

Fysikk-OL Norsk finale 2005

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

Realstart og Teknostart ROTASJONSFYSIKK. PROSJEKTOPPGAVE for BFY, MLREAL og MTFYMA

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

Kapittel 2: Krumlinjet bevegelse

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 13. mai 2004

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

Løsning, eksamen 3FY juni 1999

(b) Ekmanstrøm: Balanse mellom friksjonskraft og Corioliskraft. der ν er den kinematiske (eddy) viskositeten.

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

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

Open #2. løp i norges største rc anlegg, stavanger Raceway

FAG: FYS120 Fysikk LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad

Newtons lover i to og tre dimensjoner

MEK 4520 BRUDDMEKANIKK Løsningsforslag til obligatorisk øving 1.

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

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

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

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

Oppgave 1 a)1 b)3 c)2 d)3 e)3 f)2 g)3 h)2 i)1 j)2 k)1 l)2

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

Fysikkolympiaden Norsk finale 2010

Transkript:

Noges teknisk ntuitenskpelige uniesitet Institutt fo elektonikk og telekommuniksjon ide 1 8 Bokmål/Nynosk Fglig/fgleg kontkt unde eksmen: Johnnes k (48497352) Hjelpemidle: C - pesifisete tykte og håndskene hjelpemidle tilltt: Rottmnn: Mtemtisk fomelsmling. Bestemt, enkel klkulto tilltt. Hjelpemiddel: C - pesifisete tykte og hndskene hjelpemiddel tillte: Rottmnn: Mtemtisk fomelsmling. Bestemt, enkel klkulto tillten. EKAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETIME Tisdg 5. juni 2012 Tid: 09:00 13:00 ensu: 26. juni 2012 Oppge 1 ) En ing med dius e plsset i xy-plnet, med sentum i oigo, se fig. 1(). Den totle ldningen til ingen e Q; denne ldningen e jent fodelt oe ingen slik t ldning pe lengdeenhet e konstnt. Ant kuum oelt undt ingen. Finn potensilet lngs -ksen. L efensepunktet æe i uendeligheten. b) En disk med dius e plsset i xy-plnet, med sentum i oigo, se fig. 1(b). Disken h konstnt flteldningstetthet ρ s. Vis t potensilet lngs -ksen og fo > 0 e V () = ρ ( ) s 2 + 2ɛ 2. (1) 0 c) Finn det elektiske feltet på -ksen (og fo > 0) fo disken i foige deloppge. d) Fo disken i foige spøsmål, h bli det elektiske feltet lngs -ksen fo? Finn også det elektiske feltet lngs -ksen nå. Tolk esulttene.

ide 2 8 ρ s () (b) Figu 1: () En ldet ing med dius. (b) En ldet disk med dius og flteldningstetthet ρ s. e) Vi beholde disken f b)-d). I tillegg sette i en disk med flteldningstetthet ρ s pllelt med den føste, men sentet i x = y = 0 og = d, se fig. 2(). De to diskene h smme dius. Finn det elektiske feltet på -ksen fo > 0. f) T ekk de to diskene, og plssé i stedet en sylinde med -ksen som kse, og de to endefltene i = 0 og = d, se fig. 2(b). ylindeen h dius og en unifom poliseingstetthet P = P ẑ. Fokl hodn du kn buke esulttet i e) til å finne det elektiske feltet på -ksen fo > 0. ρ s = 0 = d P ρ s () (b) Figu 2: () To diske med hh. flteldningstetthet ρ s og ρ s. (b) En sylinde med unifom poliseingstetthet P.

ide 3 8 Oppge 2 Det fotelles t en bonde stjl elektisitet ed å plssee en sto spole unde kftlinj som gikk oe eiendommen. Hn fikk på denne måten gtis støm til husene på gåden. Ette en stund ble tyeiet oppdget, og bonden ble dømt på toss t hn ikke hdde instllet noe utsty i fysisk kontkt med kftlinjene. I løpet denne oppgen udees det hoidt denne histoien kn æe snn. ) Foklt kot pinsippene som ngielig må h blitt utnyttet bonden. H hete de elente elektomgnetiske loene som beskie dette? ˆφ I h h Figu 3: En enkel høyspentkbel og en kdtisk spole med sideknt. b) Vi se kun på én kftlinje, se fig. 3, ds. i neglisjee bidget f etustømmen (som gå i to nde ledee). Kftlinje-ledeen kn nts sylindisk, ett og uendelig lng. Ledeen føe stømmen I, som også kn nts sylindesymmetisk fodelt. Finn den mgnetiske flukstettheten B oelt utenfo ledeen. Ant luft med pemittiitet ɛ 0 og pemebilitet µ 0 oelt undt ledeen. c) Ant t bondens spole h N iklinge, lle med tilnæmet smme kdtiske fom og sideknt. Desom spolen skl stå på bkken, fokl hofo bonden bø plssee og oientee spolen som ist i fig. 3 fo å få støst mulig induset spenning. I esten oppgen nt i t spolen e plsset slik. d) Kftlinjen befinne seg en høyde h oe bkken og føe en ekselstøm med mplitude I 0 og fekens f. polen e koblet til et oltmete med uendelig esistns. Finn den gjensidige induktnsen mellom kftlinjen og bondens spole. Finn også mplituden til den indusete emf en i spolen. Vis t spolen må h c. 1500 iklinge fo å få induset en emf med mplitude 2 230V = 325V. He nt i tllediene = 5m, h = 10m, I 0 = 1000A og f = 50H.

ide 4 8 e) polen kobles nå til en lyspæe som buke effekten P = 100W nå den kobles til en ideell 230V ekselspenningskilde. Lyspæen utgjø ltså en lst med esistns R = V 2 /P = 529Ω. Fo t tpet i sele spolen ikke skl bli fo stot, bø defo esistnsen i spoletåden også æe mksimlt lik R. Regn ut h tesnittselet til spoletåden minst må æe fo å få til dette. poletåden lges kobbe, med konduktiitet σ = 6 10 7 1. Du kn nt Ωm t stømmen e jent fodelt oe tesnittet til ledeen. Desom denne typen spoletåd koste 3 k/mete, og 1kWh (kilowtt-time) koste 1 k desom den kjøpes på lolig is, ho mnge å må bonden buke nodningen fø det begynne å lønne seg? Ant t effekten som leees til lyspæen e 50W. f) Vi h i denne oppgen neglisjet etustømmen i kftlinjen (de to nde ledene), og dessuten selinduktnsen til bondens spole. His i hdde ttt disse spektene med i nlysen, fokl kot hofo effekten oeføt til bonden be bli end minde. Oppge 3 Til het spøsmålene som e stilt nedenfo, e det foeslått 4 s. Oppgi hilket s du mene e best dekkende fo het spøsmål. ene, som ikke skl begunnes, gis i skjemet på siste side. Denne siden ies f og leees inn som del beselsen. Det gis 3 poeng fo het iktig s, 1 poeng fo het glt s og 0 poeng fo ubest. Helgdeing (me enn ett kyss) gi 0 poeng. ) H bety B = 0? i) At B ikke kn øke elle minke. ii) At B-feltlinjene bite seg sel i hlen. iii) At B-feltlinjene ikke sikulee. i) Alle ltentiene oenfo. b) Mgne Tond mene bestemt t den mgnetiske flukstettheten B f en kbel e gitt B = µ 0 2π ˆφ, (2) i et sylindisk koodintsystem. Hodn kn du æe sikke på t Mgne Tond t feil? i) Uttykket tilfedsstille ikke B = 0. ii) Uttykket tilfedsstille ikke gensebetingelsene i =. iii) Uttykket h gl dimensjon. i) Alle ltentiene oenfo.

ide 5 8 c) Loentpotensilet V i kuum kn skies V (, t) = 1 ρ(, t R/c 0 )d, (3) 4πɛ 0 R de c 0 = 1/ ɛ 0 µ 0. Denne ligningen implisee t i) desom en ldning begynne å flytte på seg ed tiden t = 0, il ikke potensilet ed obsesjonspunktet påikes fø ette en tid R/c 0, de R e stnden mellom ldningen og obsesjonspunktet ed t = 0. ii) 2 V ɛ 0 µ 0 2 V t 2 = ρ ɛ 0. iii) desom i h elektosttiske fohold, så e V = i) lle ltentiene oenfo e koekte. ρd 4πɛ 0 R. d) I en uendelig lng sylinde med dius e det et hull med dius /4, se fig. 4. ylindeen h en jent fodelt ldning med omldningstetthet ρ, botsettf i hullet de omldningstettheten e null. H e det elektiske feltet i punktet P, ds. på ksen til sylindeen? ρ P /2 /2 Figu 4: Ldet sylinde med hull. i) ρ 4ɛ 0 ettet mot enste. ii) ρ 4ɛ 0 ettet mot høye. iii) ρ 8ɛ 0 ettet mot høye. i) ingen ltentiene oenfo e koekte. e) Hilke to Mxwells ligninge kn i kombinee og demed få t J = ρ t? i) Guss lo og Ampee Mxwells lo. ii) Ampee Mxwells lo og Fdys lo. iii) Fdys lo og Guss lo. i) Gus lo og Roms og Bumunds lo.

ide 6 8 Fomle i elektomgnetisme: ef F = Qq 4πɛR ˆR, 2 E = F/q, V P = E dl, V = Q P 4πɛR, E = V, D d = Q fi i, D = ρ, D = ɛ 0 E + P, P = ɛ 0 χ e E, D = ɛe, ɛ = ɛ 0 (1 + χ e ), C = Q/V, C = ɛ/d, W e = 1 2 CV 2, w e = 1 2 D E, p = Qd, J = NQ, J = σe, P J = J Ed, db = µ 0 Idl ˆR 4π R 2, df = Idl B, F = Q(E + B), T = m B, m = I, H = B M, M = χ m H, B = µh, µ = µ 0 (1 + χ m ), µ 0 B = 0, H dl = J d, w m = 1 2 B H, C L 12 = Φ 12 I 1 = L 21 = Φ 21 I 2, L = Φ I, W m = 1 2 n I k Φ k = 1 2 k=1 n j=1 k=1 n L jk I j I k, F = ( W m ) uten kilde elle tp, F = +( W m ) I=konst, J + ρ t = 0. Mxwells likninge: E = B t, C E dl = H dl = H = J + D t, C D = ρ, D d = Q fi i, B = 0, B d = 0. B t d, ( J + D t e = dφ dt, ) d, Potensile i elektodynmikken: B = A, E = V A t, 2 V ɛµ 2 V t 2 = ρ ɛ, 2 A ɛµ 2 A t 2 = µj, V (, t) = 1 ρ(, t R/c)d, A(, t) = µ J(, t R/c)d. 4πɛ R 4π R Gensebetingelse: E 1t = E 2t, D 1n D 2n = ρ sˆn, H 1t H 2t = J s ˆn, B 1n = B 2n. Konstnte: µ 0 = 4π 10 7 H/m ɛ 0 = 1/(µ 0 c 2 0) 8.854 10 12 F/m Lyshstighet i kuum: c 0 = 1/ µ 0 ɛ 0 = 299792458 m/s 3.0 10 8 m/s Lyshstighet i et medium: c = 1/ µɛ Elementældningen: e = 1.6 10 19 C Elektonets hilemsse: m e = 9.11 10 31 kg tndd tyngdekselesjon: g = 9.80665 m/s 2 Gitsjonskonstnt: γ = 6.673 10 11 N m 2 /kg 2.

ide 7 8 Diffeensielle ektoidentitete: ˆx V = V (x ilkålig kse) x (V + W ) = V + W (V W ) = V W + W V f(v ) = f (V ) V (A B) = (A )B + (B )A + A ( B) + B ( A) (A + B) = A + B (V A) = V A + A V (A B) = B A A B (A + B) = A + B (V A) = ( V ) A + V A ( A) = 0 ( V ) = 2 V ( V ) = 0 ( A) = ( A) 2 A ylindisk koodintsystem: V = V ˆ + 1 V φ ˆφ + V ẑ A = 1 A = ˆ + ˆφ (A ) ( 1 A ( A A 2 V = 1 + 1 A φ φ + A φ A ) φ ) + ẑ ( (Aφ ) A ) φ ( V ) + 1 2 V 2 φ 2 + 2 V 2 fæisk koodintsystem: V = V ˆ + 1 V θ ˆθ + 1 V sin θ φ ˆφ Integlidentitete: V d = V d Ad = A d (Diegensteoemet) Ad = d A A d = A dl (tokes teoem) Ktesisk koodintsystem: C V = V V ˆx + x y ŷ + V ẑ A = A x x + A y y + A ( A A = ˆx + ŷ ( Ax y A ) y ) + ẑ A x ( Ay x A ) x y A = 1 ( 2 A ) 2 + 1 (sin θa θ ) sin θ θ + 1 A φ sin θ φ A = ˆ ( (sin θaφ ) A ) θ sin θ θ φ + ˆθ ( 1 A sin θ φ (A ) φ) + ˆφ ( (Aθ ) A ) θ 2 V = 1 2 + + ( 1 2 sin θ 2 V ) θ 1 2 V 2 sin 2 θ φ 2 ( sin θ V θ ) 2 V = 2 V x 2 + 2 V y 2 + 2 V 2 2 A = ( 2 A x )ˆx + ( 2 A y )ŷ + ( 2 A )ẑ

ide 8 8 EMNE TFE4120 ELEKTROMAGNETIME TUDENTNR.:... kupong Mek med kyss i de ktuelle utene. Kun ett kyss fo het spøsmål. pøsmål Alt. i) Alt. ii) Alt. iii) Alt. i) ) b) c) d) e)