FY1003 Elektrisitet og magnetisme. Fagoversyn: Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

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

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

TFY4115 Fysikk. Emneoversyn: Mekanikk ( 50 %) Newtons lover Energi, bevegelsesmengde, kollisjoner Rotasjon, spinn Statisk likevekt Svingninger

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

Kap. 22. Gauss lov. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov. Elektrisk ledere. Integralform og differensialform

TFY4115 Fysikk. Nettside: Laboratoriekurs: 13 regneøvinger Minst 8 må innleveres og godkjennes

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

Gauss lov. Kap. 22. Gauss lov. Gauss lov skjematisk. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov Integralform og differensialform

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

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

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

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

Pensum. Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. kap21.ppt<file> Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

Pensum. Fagoversyn: kap21.ppt<file> -TFY4155 Elektromagnetisme -FY1003 Elektrisitet og magnetisme

Stivt legeme, reeksjonssymmetri mhp rotasjonsaksen: L = L b + L s = R CM MV + I 0!

TFY4104 Fysikk Eksamen 6. desember 2018 { 6 sider

TFY4104 Fysikk Eksamen 16. desember 2017 Formelside 1 av 6

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

Elektrisk og Magnetisk felt

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

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

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

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

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Onsdag og fredag

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika

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

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

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

Fagoversyn: TFY4155/FY1003 Elektrisitet og magnetisme. mg mg. kap21. Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

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

Aristoteles (300 f.kr): Kraft påkrevd for å opprettholde bevegelse. Dvs. selv UTEN friksjon må oksen trekke med kraft R O =S k

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

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

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

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika. Van de Graaf generator. Kap 24. Van de Graaf-generator i Gamle fysikk, 1952

Midtsemesterprøve fredag 11. mars kl

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 10.

Den franske fysikeren Charles de Columb er opphavet til Colombs lov.

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Eksamensoppgave i TFY4104 Fysikk

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

Onsdag og fredag

Onsdag og fredag

Onsdag isolator => I=0

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Kap Newtons lover. Newtons 3.lov. Kraft og motkraft. kap 4+5 <file> Hvor er luftmotstanden F f størst?

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

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

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

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

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

Oppsummert: Kap 1: Størrelser og enheter

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

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Tirsdag r r

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

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

Vektorstørrelser (har størrelse og retning):

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

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

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

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kortfatta målsetning:

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

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

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

Elektrisk potensial/potensiell energi

OPPGAVESETT 1. PS: Spørsmål 1a) og 1b) har ingenting med hverandre å gjøre. 1b) refererer til to nøytrale kuler, ikke kulene i 1a)

ELE1042 Elektriske kretser

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

Studieplan for FYSIKK 2 Studieåret 2016/2017

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kap 27

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

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

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Kap. 24 Kapasitans og dielektrika. Van de Graaff generator. Kap Van de Graaff-generator i Gamle fysikk, 1952

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

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

FYS1120 Elektromagnetisme

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

ELE1071 Elektriske kretser

Transkript:

FY1003 Elektrisitet og magnetisme Fagoversyn: Elektrostatikk, inkl. elektrisk strøm Magnetostatikk Elektrodynamikk

El.mag. er grunnlag for: Kretselementer (motstand, kondensator, spole, diode, transistor) Kretsteknikk Elkraftforsyning: Generatorer og overføring Elek. motorer Elek. apparater / elektronikk / datamaskiner El.magn. stråling, eks. lys-, radio- og μbølger Telekommunikasjon Magnetisk materiale Atomet. Kjemiske bindinger Ulike atmosfæriske forhold m.m.m.

Fire fundamentale krefter i naturen: (sortert ut lenge etter Newton): 1. Gravitasjonskraft tiltrekning mellom masser 2. Elektromagnetisk kraft frastøtning/ tiltrekning mellom like/ulike elektriske ladninger 3. Sterk kjernekraft kraft mellom subatomære partikler 4. Svak kjernekraft kraft mellom subatomære partikler under spesielle radioaktive prosesser.

1. Gravitasjonskraft dvs. tyngdekraft 2. Elektromagnetisk kraft: mg mg kontaktkrefter/normalkrefter, snorkraft, overflatekrefter, friksjon, luftmotstand, oppdrift. mg

Pensum Pensumliste på emnets nettsider: http://home.phys.ntnu.no/brukdef/undervisning/tfy4155 (lenke fra It s learning) 1. Forelesninger (95% dekka i Young & Freedman) 2. Ekstra notatark (utover læreboka). 3. Regneøvinger. 4. Laboratorieoppgaver.

13 regneøvinger (minst 8 må godkjennes) Veiledning i grupperom i Realfagbygget. Innlevering i bokser utenfor Aud-R4. Løsningsforslag (ingen gjennomgåing). Godkjenningslister på nettet. Nettside: home.phys.ntnu.no/brukdef/undervisning/tfy4155/ovinger

Laboratoriekurs (obligatorisk): Følg med på labens nettsider: home.phys.ntnu.no/brukdef/undervisning/tfy4155_lab Første grupper starter man 30. jan 5 økter, alle ferdig før påske. Påmelding fra man 16.jan kl. 12:00 til søn 22. jan. web.phys.ntnu.no/ovsys/lab/index.php?db=fy1003-lab-v2017 Lab.hefte ligger som pdf på labens nettside.

Laboratoriekurs: Program Uke 5 6 7 8 9 10 11 12 Gruppe Dag Klokke 30.01 06.02 13.02 20.02 27.02 06.03 13.03 20.03 BFY/Real 1 Mandag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 2 Tirsdag 16:15-20:00 1 2 3 4 5 FYMA 3 Onsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 4 Torsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 BFY/Real 5 Fredag 12:15-16:00 1 2 3 4 5 BFY/Real 6 Mandag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 7 Tirsdag 16:15-20:00 1 2 3 4 5 FYMA 8 Onsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 9 Torsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 BFY/Real 10 Fredag 12:15-16:00 1 2 3 4 5 BFY/Real 11 Mandag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 12 Tirsdag 16:15-20:00 1 2 3 4 5 FYMA 13 Onsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 FYMA 14 Torsdag 14:15-18:00 1 2 3 4 5 BFY/Real 15 Fredag 12:15-16:00 1 2 3 4 5 1: Elektrostatisk kraft 2: Statisk magnetfelt 3: Lorentzkraften 4: Kurvetilpasning 5: Kraft på strømførende leder

Fysikk..er grunnlaget for all ingeniørvitenskap. Elmag er fysikk (Ampere, Coulomb, Faraday, Maxwell, Lorentz, Einstein ).. og bruker matematikk som verktøy.

Bruk av matematikk: Vektorregning. Vektor: F eller Integrasjon Differensiallikninger (enkle) Nabla-operator F Kort repetisjon fra matematikken dersom behov.

Kap. 21-24: Elektrostatikk Kap. 21 Elektrisk ladning og felt Vi skal se på: Elektrisk ladning Coulombs lov Superposisjonsprinsippet Elektrisk felt Elektrisk dipol Elektriske feltlinjer. Q E

Elektrisk ladning Observasjoner: 1. Gnidning skaper elektrisitet: 700 f.kr. gresk: rav = ηλεκτρον (elektron) islandsk: elektrisitet = rafmagn

van de Graaff generator Y&F fig 22.26 (mer seinere)

Elektrisk ladning Observasjoner: forflytter ladninger 1. Gnidning skaper elektrisitet: 700 f.kr. rav = ηλεκτρον = elektron 2. Elektrisk ladning = skalar (+ / -) Benjamin Franklin 1700-tallet 3. Totalladning i isolert system konstant 4. Ladning overføres/nøytraliseres ved kontakt eller gnist 5. Coulombs lov: Uttrykk for kraft. 1785.

21.3 Coulombs lov Fysikklab. nr 1 a) F prop. 1/r 2 b) F prop. q 1 q 2 c) Tiltrekkende når q 1 q 2 < 0, frastøtende når q 1 q 2 > 0 + - - + + + - - d) Virker langs forbindelseslinja - - - - - - - - => F k q q 1 2 r2 r (Y&F Fig 21.10)

Gravitasjon Newtons gravitasjon har samme likningsform som Coulombs lov: Coulomb: F k q q 1 2 r2 r q 1 q 2 > 0 : frastøtende q 1 q 2 < 0 : tiltrekkende Newton: F G m m r 1 2 2 r -m 1 m 2 < 0 : alltid tiltrekkende

Coulumbs lov i ulike enhetssystemer (i vakuum) SI: cgs (Gauss): HL (Heaviside-Lorenz): F F F 1 q1q 2 q1q r k 2 r 2 2 40 r r q1q 2 2 r r 1 4 q q r 1 2 2 r Vi bruker ikke disse

Oppgave: Hvor stor er 1 coulomb? Du og din kamerat/vennine holder hver ei kule med ladning +1,0 C. Dere beveger dere mot hverandre fra uendelig i et ellers elektrisk nøytralt rom. Hvor nærme kan dere komme hverandre? F r Anta dere greier å trykke med kraft F = 500 N hver. q q k r 9 2 2 9,0 10 Nm /C 1 2 2 F 4,2 km 0,50 kn 1 km 9 kn (ca 1 tonn) 10 m 90000 kn q1q2 1,0C1,0C r k F 500N = 4,24 km = 4,2 km

Størrelser for frie ladninger Laboratorie størrelser: μc og nc van der Waal-kula: Q = 1,0 μc ved 100 kv Store ladninger: Tordenskyer: 0,1 kc Jordkloden: -0,6 MC +0,6 MC i atm. Batterier: ~ 1 Ah = 1 C/s 3600 s = 3,6 kc (kjemisk lagra!) -0,6 MC

Måltall og enheter s = 3,0 m s = fysisk størrelse 3,0 = måltall: {s} = 3,0 m = enhet (dimensjon): [s] = m OBS: Fysisk størrelse i kursiv (italic), enhet opprettet (roman) (I skikkelig teknisk litteratur, vanskeligere i håndskrift.) Eksempler fra elmagen: q = 3,4 C I = 2,5 A V = 30 V (V = symbol for spenning, V = volt) [V] = V C = 30 nf = 30 nc/v (C=symbol for kapasitans, C = coulomb)

Dekadiske prefikser, mest vanlige: 10 12 = T = tera 10 9 = G = giga 10 6 = M = mega 10 3 = k = kilo 10 0 = 1 10-3 = m = milli 10-6 = μ = mikro 10-9 = n = nano 10-12 = p = piko Flere i Angell og Lian

Elektrisk ladning Observasjoner: 1. Gnidning skaper elektrisitet: 700 f.kr. rav = ηλεκτρον = elektron 2. Elektrisk ladning = skalar (+ / -) Benjamin Franklin 1700-tallet 3. Totalladning i isolert system konstant 4. Ladning overføres ved kontakt eller gnist 5. 1785: Coulombs lov q1q F k 2 r 2 Uttrykk for kraft r 1 k 8,9910 Nm C 4 9 2-2 6. Elektriske ladninger er kvantiserte. Millikan 1909 1e = 0,1602 10-18 C q = N e N stort tall, eks: 1 μc = 6,25 10 12 e 0 0 8,8510 C N m 12 2-1 -2

Kjerne og elektron: Elektrisk kraft mellom kjerne og elektron: +e q q ee 20 nn 2 2 r r 1 2 F k k r = 10-10 m F -e Dette er 10 38 x gravitasjonstiltrekning og 10 20 ganger elektronets vekt ved 1g! Stor kraft på elektronet!

Størrelsesforhold: Kjerne og elektron: Tennisball og tennisbane : Kjerne: 10-15 m 5 cm Elektronbaneradius: 10-10 m 5 km!! Elektrisk kraft mellom kjerne og elektron: q1q2 ee F k k 20 nn 2 2 r r Dette er 10 20 ganger elektronets vekt! Samme ladning/vekt for tennisballen: 2 10 18 C => F = 10 20 N (tennisball x10 20 ) ( 1 C => F = 500 N )

Superposisjonsprinsippet Kraft fra flere ladninger kan summeres til totalkraft: F 0 = F 01 + F 02 q 1 q0 F 02 F 0 q 2 F 01

Elektrisk ladning Observasjoner: 1. Gnidning skaper elektrisitet: 700 f.kr. rav = ηλεκτρον = elektron 2. Elektrisk ladning = skalar (+ / -) Benjamin Franklin 1700-tallet 3. Totalladning i isolert system konstant 4. Ladning overføres ved kontakt eller gnist q 5. 1785: Coulombs lov 1q F k 2 r 2 r Uttrykk for kraft 1 k 8,9910 Nm C 4 9 2-2 6. Elektriske ladninger er kvantiserte. Millikan 1909 7. Superposisjonsprinsippet 8. Maxwells likninger. James Clerk Maxwell samlet elektromagnetismen i 1873. 0 0 8,8510 C N m 12 2-1 -2

Kap. 21. Elektrisk ladning og felt Elektrisk ladning, q, Q. + eller - Enhet coulomb, C. Coulombs lov, punktladning: 1 2 (Coul) = (21.2) 2 Superposisjonsprinsippet: F F k q k q q r q r n 0 0 0n 2 n r0 n q 2 q 1 q 0 r F 02 F 0 F 01 Elektrisk felt E = F/q 0 Eksempler Elektrisk dipol Superpos.prinsippet med uendelig mange små ladninger dq: (integrasjon): F Feltlinjer k q 0 0 tot. ladn. dq 2 r r I dag

Et ladet legeme lager et elektrisk felt i alle punkter i rommet! Def. elektrisk vektorfelt E: F = q 0 E(x,y,z) Rundt punktladning: q 0 E ( x, y, z) iˆ ˆj kˆ Ex ( x, y, z), Ey ( x, y, z), Ez ( x, y, z) Kartesiske enhetsvektorer: iˆ, ˆj, kˆ eller xˆ, yˆ, zˆ eller e, e, e q r Hvor stort felt rundt 1 coulombs kule? k 2 r E E E x y z (21.7) = (Coul) => E UT fra pos. ladning og INN mot neg. ladning. E x y z

Oppgave: Hvor stor er 1 coulomb? Du og din kamerat/vennine holder hver ei kule med ladning +1,0 C. Dere beveger dere mot hverandre fra uendelig i et ellers elektrisk nøytralt rom a) Hvor nærme kan dere komme hverandre? Anta dere kan trykke med F = 500 N hver. b) Hvor stort er det elektriske feltet i avstand 4,2 km? Enklest fra definisjon: E = F / q = 500 N / 1 C = 500 N/C Fra formel (21.7): E = k q / r 2 = 9,0 10 9 Nm 2 /C 2 1,0 C / (4,24 km) 2 = 500 N/C Overslag ved E = 3,0 MN/C = 30 kv/cm

E-felt rundt jordkloden (Y&F Ex. 22.13) +0,6 MC i atm. Q = - 0,6 MC - - - E = -130 N/C F = 130 N Kan ikke måle Q, men E kan måles. - - -1 C F F = = 0 130 N - - - - - - -

Kap. 21. Elektrisk ladning og felt Elektrisk ladning, q, Q. + eller - Enhet coulomb, C. Coulombs lov - punktladning: Superposisjonsprinsippet: E uendelig mange små ladninger dq: Eksempler: 1) +q +q 2) -q +q (dipol) 3) Linjeladning 4) Tynn ring 5) Flateladninger F q k E E k q r k 2 r n tot. ladn. q r n 2 0n dq 2 r Sum: (21.7B) (Coul) = (21.7) r 0n r Integrasjon: (21.7C) (21.7B) (21.7C)

Eks. 3 Linjeladning. = Y&F, Ex. 21.10 (mer i Øving 2) de y Løsning: E Grensetilfeller: y k y y L E k y 2L 2 2 2L k y Q y 2 2 (dvs. staven som et punkt) L y de x 2 y L E k y (nærme) y y OBS: Velger motsatt xy-aksesystem av Y&F -L dx L x

Integrasjonsmetoder i fysikken: 1. Infinitesimale størrelser (dq) brukes i formler som gjelder punkter. - Utnytt symmetri 2. Setter sammen med sup.pos.prinsippet, der 3. Vanlige integrasjonsregler og derivasjonsregler, f.eks. substitusjon.

Eks. 4: Ladet ring, midtnormalen. = Y&F: Ex. 21.9 (Y&F Fig 21.23) E x = k Q x / r 3 (21.8) r 2 = x 2 + a 2 Grensetilfeller: x >> a => r x => E x = k Q /r 2 (ringen punkt) x << a => r a => E x = k Qx /a 3

Eks. 5: Ladet sirkulær plate, midtnormalen. = Y&F: Ex. 21.11 = sum av mange tynne ringer = de x, med de x fra forrige eksempel E x = k Q x / r 3 Ex 1 1- Løsning: (21.11) med σ = Q/πR 2 2 2 0 1 ( R / x) de x = k dq x / s 3 s (Y&F Fig 21.25)

Viktig approksimasjon: (1+x) n 1+nx når x << 1 (Taylorrekke). Matematikk. Eksempler: (1+x) 2 1+2x eksakt: 1+2x + x 2 (1+x) 3 1+3x eksakt: 1+3x + 3x 2 + x 3 (1+x) -1 1- x (1+x) = (1+x) 1/2 1+ ½ x (1+1/x) -1 1-1/x når x >> 1 0.orden 1.orden 2.orden eksakt: 1 - x + x 2 - x 3 + x 4 - eksakt: 1+1/2 x -1/8 x 2-1/16 x 3 + (1+(R/x) 2 ) -1/2 1- ½ (R/x) 2 for x >> R, dvs. R/x << 1 Se evt. Støvnengs notat om rekkeutvikling: web.phys.ntnu.no/~stovneng/tfy4155_2009/rekkeutvikling.pdf Mange rekker i Rottmann.

Ex Eks. 5: Ladet sirkulær plate, midtnormalen. = Y&F: Ex. 21.11 1 1-2 2 0 1 ( R / x) E σ/2ε 0 E σ/2ε 0 [1-x/R] Grensetilfeller: x>>r => skiva punkt x<<r => E x σ/2ε 0 (1-x/R) σ/2ε 0 Langt unna: x >> R, dvs. R/x << 1: (1+(R/x) 2 ) -1/2 1- ½ (R/x) 2 E kq/x 2 E 0 Nærme: x << R, dvs. x/r << 1: (1+(R/x) 2 ) -1/2 = x /R (1+(x/R) 2 ) -1/2 x /R (1- ½ (x/r) 2 ) x /R

Eks 6: Svært nærme en flateladning +σ E = σ/2ε 0

nærme Eks 7: To parallelle plater = Y&F: Ex. 21.12 +σ E = σ/2ε 0 -σ E = -σ/2ε 0

nærme Eks 7: To parallelle plater (eller: uendelig store) +σ -σ E = 0 E = 0 E = σ/ε 0 Superposisjon, resultat: E-felt kun mellom platene

Randeffekter for ikke nærme plater (mer detaljert) idealisert

Visualisering elektrisk felt: med feltlinjer

For få Velg et høvelig antall For mange feltlinjer!

E-feltet kan finnes ved hjelp av feltlinjer: + =?

E-feltet kan finnes ved hjelp av feltlinjer: E p OBS: E E fra + til ladning. Dipolmoment p fra til + ladning. E E E

Annet eksempel på E-feltet ved hjelp av feltlinjer:

Kap. 21. Elektrisk ladning og felt Elektrisk ladning, q, Q. + eller - Enhet coulomb, C. Retning: Elektrisk dipol med dipolmoment p = q a. Retning: E visualiseres ved elektriske feltlinjer, der E er tangent til feltlinjene. Brukes kap 22 Brukt kap 21

Kap. 21. Elektrisk ladning og felt ( ˆn = normalenhetsvektor)