Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Relevanta dokument
Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 29 augusti, 2008, kl

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Lösningar till uppgifter i magnetostatik

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 17 december, 2007, kl. 8 13, lokal: Gasque

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

Gauss och Stokes analoga satser och fältsingulariteter: källor och virvlar Mats Persson

anslås på kursens hemsida Resultatet: anslås på kursens hemsida Granskning:

1 Bestäm Théveninekvivalenten med avseende på nodparet a-b i nedanstående krets.

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

1.1 Sfäriska koordinater

Tentamen i EITF90 Ellära och elektronik, 28/8 2018

f(x)dx definieras som arean av ytan som begränsas av y = f(t), y = 0, t = a och t = b, se figur.

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 3/6 2017

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 10/1 2015

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

1 Bestäm Théveninekvivalenten med avseende på nodparet a-b i nedanstående krets.

Komplexa tal. j 2 = 1

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2016, kl. 8:00-12:00

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

13 Generaliserade dubbelintegraler

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

Potentialteori Mats Persson

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

Lösningar till seminarieuppgifter

Rätt svar (1p): u A. α β A B. u B. b) (max 3p) I början har endast puck A rörelseenergi: E AB,i = 1 2 m Av 2 A = 1 2 m Au 2 A

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 08 13

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 24 augusti, 2009, kl

Där a mol av ämnet A reagerar med b mol av B och bildar c mol av C och d mol av D.

Teoretisk elektroteknik F, del 1

TentamensKod:

Volum av rotationskroppar. Båglängd, rotationsytor. Adams 7.1, 7.2, 7.3

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning, måndag 18 mars 2013, kl 9:00-14:00

Tentamen 1 i Matematik 1, HF jan 2016, kl. 8:15-12:15

Fysiktävlingen Lösningsförslag. Uppgift 1. Vi får anta att kinetisk energi övergår i lägesenergi, och att tyngdpunkten lyftes 6,5 m.

Tentamen TEN1, HF1012, 30 maj Matematisk statistik Kurskod HF1012 Skrivtid: 14:00-18:00 Lärare och examinator : Armin Halilovic

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1

Självstudiehäfte för förkovring i förmågan att utföra integrationer i olika koordinatsystem

24 Integraler av masstyp

SF1625 Envariabelanalys

Tentamen 41K02B En1. Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för:

Skriv tydligt! Uppgift 1 (5p)

Kvalificeringstävling den 2 oktober 2007

Tenta svar. E(r) = E(r)ˆr. Vi tillämpar Gauss sats på de tre områdena och väljer integrationsytan S till en sfär med radie r:

Integralen. f(x) dx exakt utan man får nöja sig med att beräkna

Tillämpad Matematik I Övning 4

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.)

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Finaltävling den 20 november 2010

TATA42: Tips inför tentan

Oleopass Bypass-oljeavskiljare av betong för markförläggning

Kontrollskrivning 3 till Diskret Matematik SF1610, för CINTE1, vt 2019 Examinator: Armin Halilovic Datum: 2 maj

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1020, 4C1035, 4C1012) den 4 juni 2007

Föreläsning 12. Tidsharmoniska fält, komplexa fält (Kap ) Plana vågor (Kap ) i Griffiths

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Sidor i boken

16 Area- och volymberäkningar, areor av buktiga

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Läsanvisningar för MATEMATIK I, ANALYS

SF1625 Envariabelanalys

Frågor för tentamen EXTA50 Samhällsmätning, 9 hp, kl januari, 2015.

TENTAMEN. Matematik för basår I. Massimiliano Colarieti-Tosti, Niclas Hjelm & Philip Köck :00-12:00

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

Integraler. 1 Inledning. 2 Beräkningsmetoder. CTH/GU LABORATION 2 MVE /2013 Matematiska vetenskaper

Vi ska diskutera polarisation i ett dielektriskt material samt kapacitans och plattkondensatorn med ett dielektrikum.

Tavelpresentation grupp 5E

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic. Definition. Mängden av alla lösningar till en ekvation kallas ekvationens lösningsmängd.

Guide - Hur du gör din ansökan

9. Bestämda integraler

Diskreta stokastiska variabler

Samling av bevis som krävs på tentan MVE465, 2018

Magnetfälten beskrivs av följande Maxwells ekvationer

Tentamen i elektromagnetisk fältteori för E

N = p E. F = (p )E(r)

Föreläsning , , i Griffiths Vi kommer nu till hur elektromagnetiska vågor genereras!

LÖSNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4. Masscentrums x-koordinat för den sammansatta kroppen är allmänt. 1 g1 2 g2 3 g3 4 g4.


SIGNALER OCH SYSTEM II LEKTION 2 / MATEMATISK LEKTION 1. Fredrik Andréasson. Department of Mathematics, KTH

Kursprogram för ETE110 Modellering och simulering inom fältteori, läsåret 2008/2009

Transkript:

Skriftlig tentmen i Elektromgnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055) Ti och plts: 3 jnuri, 017, kl. 14.00 19.00, lokl: Sprt B för F och E3139 för Pi. Kursnsvrig lärre: Aners Krlsson, tel. 40 89. Tillåtn hjälpmeel: Formelsmling i elektromgnetisk fältteori smt klkyltor. Betygsättning: Vrje uppgift ger mimlt 10 poäng. Slutbetyget på tentn ges v heltlselen v (totlt ntl poäng)/10, ock högst 5. 1 En linjelning ligger utefter en cirkel me rien, enligt figur. Linjelningstätheten är ρ l för 0 < φ < 90 och 180 < φ < 70 och ρ l för 90 < φ < 180 och 70 < φ < 360. Det råer vkuum utnför linjelningen. ) Bestäm potentilen i origo,.v.s. V (0, 0, 0). b) Bestäm elektrisk fältvektorn i origo,.v.s. E(0, 0, 0). z q h V=0 En punktlning q befinner sig i punkten (0, 0, h). I plnet z = 0 finns en stor tunn jor metllskiv. Det råer vkuum överllt nnrs. ) V är metllskivns totl lning. b) V är ytlningstätheten på metllskivns ovnsi i punkten (0, 0, 0)?

3 z R En cirkulär plttkonenstor hr rien R och vstånet melln plttorn, är R. Den unre plttn hr sin mittpunkt i origo och en övre i (0, 0, ). Bestäm konenstorns kpcitns för följne tre fll: ) Utrymmet melln plttorn är fyllt me ett olene ielektrikum me reltiv permittivitet ε r1 för 0 < z < / och ett me ε r för / < z <. b) Utrymmet melln plttorn är fyllt me ett olene ielektrikum me reltiv permittivitet ε r1 för 0 < r c < R/ och ett me ε r för R/ < r c < R, är r c är riell vstånet från symmetrieln. c) Utrymmet melln plttorn är fyllt me ett olene ielektrikum me riellt vrierne reltiv permittivitet ε r (r c ) = + r c /R. 4 z y i(t) i 1 (t) 3 1.5 En lång rk lere ligger längs z-eln och för strömmen i(t) = I 0 cos ωt, me referensriktning enligt figur. ) Utnför leren finns en kvrtisk sling me sin, resistns R och försumbr självinuktns. Slingn är plcer i z plnet så tt en si är längs (, y) = (, 0) och motståene si längs (, y) = (, 0). Bestäm en inucere strömmen i 1 (t) i slingn. Referensriktningen v i 1 är enligt figuren. b) Mn vrier nu slingn 60 så tt en ( en sin fortfrne är vi (, y) = (, 0) ) 3 3 men motståene si vi (, y) =,, som i en högr elen v figuren. Bestäm nu en inucere strömmen i 1 (t) i slingn. Lening: Tänk innn u räknr.

3 5 I hlvrymen z < 0 råer vkuum men et i hlvrymen z 0 finns ett ielektrikum me reltiv permittivitet ε r. En cirkulärpolriser plnvåg E(z, t) = E 0 (cos(kz ωt)ˆ + sin(kz ωt)ŷ) fller in mot en ielektrisk hlvrymen. ) Bestäm en infllne vågens effekt per ytenhet S(r, t). b) Bestäm ε r så tt 80% v en infllne vågens effekt trnsmitters in i en ielektrisk hlvrymen. Det finns två lösningr, men u skll välj en me ε r > 1. 6 z r 1 p h r h Bill och Bull fick följne problem: En oöppn ölburk kn pproimtivt nts vr en cyliner me rien och höjen h. Ölburken plcers så tt ess botten är i plnet z = 0, ess topp är i plnet z = h och ess symmetriel smmnfller me z eln. En elektrisk ipol p = pẑ plcers i punkten (, y, z) = (h, 0, 1.5h). Du skll beräkn följne integrl nlytiskt I(r) = 1 4πε 0 S (r r ) r r 3 ρ S(r ) S, (1) är S är ölburkens yt och ρ S (r ) ess ytlningstäthet. Punkten r kn ntingen vr r 1 = (0, 0, 1.5h) eller r = (0, 0, 0.5h). Välj en v ess punkter. Bill vle punkten r 1 och Bull punkten r. En v em lämne in en korrekt lösning efter 10 minuter men en nre fick ge upp efter en hlvtimm, utn tt h kommit någon vrt. Vem lämne in rätt svr och v är svret?

Lösningr till tentmen i EF för π3 och F3 Ti och plts: 3 jnuri, 017, kl. 14.00 19.00, lokl: Sprt B för F och E3139 för Pi. Kursnsvrig lärre: Aners Krlsson. Lösning problem 1 ) All lningrn ligger på smm vstån från origo. Totl lningen är ρ l (π + π) = 3ρ l π. Det ger Svr: V (0, 0, 0) = 3ρ l 4ε 0 b) Svr: E(0, 0, 0) = 0 v symmetriskäl. Lösning problem ) Svr: Spegling ger tt plttns lning är q. b) Ytlningstätheten är ρ S = ε 0 ẑ E(0, 0, 0). Speglingsmetoen ger tt q E(0, 0, 0) = 4πε 0 h ẑ Svr: ρ S (0, 0, 0) = q πh Lösning problem 3 Plttkonenstorformeln är C = ε 0ε r A för en konenstor me yt A, plttvstån och me ett mteril me reltiv permittivitet ε r melln plttorn. ) Här kn vi se konenstorn som två seriekopple konenstorer. Den unre hr kpcitnsen C 1 = ε 0ε r1 πr och en övre hr kpcitnsen C = ε 0ε r πr. Seriekopplingsformeln ger totl kpcitnsen Svr: C = ε 0ε r1 ε r πr (ε r1 + ε r ) C = C 1C C 1 + C b) Här kn vi se konenstorn som två prlllellkopple konenstorer me smm reor πr /. Det ger totl kpcitnsen Svr: C = ε 0(ε r1 + ε r )πr c) Konenstorn kn ses som en prllellkoppling v cirkulär ringr me kpcitnser C = ε 0ε r (r c )πr c r c. Prllellkoppling ger integrlen C = ε 0π R 0 ε r (r c )r c r c

Det ger Svr: C = ε 08πR 3 Lösning problem 4 Mgnetisk flöestätheten är B(r c, t) = µ 0i(t) πr c ˆϕ ) Flöet i positiv y le genom slingn är Φ(t) = B(r c, t) ˆϕ r c. et ger EMKn är E(t) = Φ(t) t och ärme Svr: i 1 (t) = µ 0I 0 ω ln() sin(ωt) πr b) Φ(t) = µ 0i(t) π E(t) = µ 0I 0 ω ln() π y ln() sin(ωt) 3 Vi kn integrer över en enklre yt, enligt figur. Det är inget flöe genom en krökt strecke ytn och ärme är flöet et som psserr genom en rö rektngulär ytn me en sin vi (, y) = (, 0) och motståene si vi (, y) = ( 3, 0). Smm räkningr som i ) ger Svr: i 1 (t) = µ 0I 0 ω ln(3) 4πR Lösning problem 5 Φ(t) = µ 0i(t) 4π sin(ωt) ln(3) ) Regeln om högersystem ger en infllne vågens mgnetfält H(z, t) = η0 1 ẑ E(z, t).

3 Den infllne vågens strålningsvektor är S(z, t) = E(z, t) H(z, t) och ges v ( S(z, t) = η0 1 E0 cos (kz ωt) + sin (kz ωt) ) ẑ Svr: Den infllne effekten per ytenhet ges v S(z, t) = η 1 0 E 0 b) Vi måste först bestämm en trnsmittere vågens mplitu. Det räcker tt gör ett för en linjärpolriser våg och sen nvän superposition. Antg en infllne plnvåg E A (z, t) = E 0 cos(kz ωt)ˆ. Ansätt en reflekter och en trnsmitter våg: E ra (z, t) = E 0 R cos(kz + ωt)ˆ E ta (z, t) = E 0 T cos(k z ωt)ˆ är R är reflektionskoefficienten, T är trnsmissionskoefficienten och k = k ε r är vågtlet i ielektrikumet. Motsvrne mgnetfält ges v H A (z, t) = η 1 0 E 0 cos(kz ωt)ŷ H ra (z, t) = η 1 0 E 0 R cos(kz + ωt)ŷ H ta (z, t) = η 1 1 E 0 T cos(k z ωt)ŷ är η 1 = η 0 / ε r är vågimpensen för ielektrikumet. Rnvillkoren ger tt E och H är kontinuerlig vi z = 0. Det ger me lösning 1 + R = T η 1 0 (1 R) = η 1 1 T R = 1 ε r 1 + ε r T = 1 + ε r För en infllne våg E B (z, t) = E 0 sin(kz ωt)ŷ blir R och T esmm som ovn. Den trnsmittere vågens strålningsvektor är ärme S(z, t) = η 1 1 T E 0ẑ Det skll gäll tt η 1 1 T E 0 = 4 5 η 1 0 E 0 Det ger ekvtionen för ε r 1 + ε r 3 ε r = 0 Den lösning som uppfyller ε r > 1 ges v Svr: ε r = 3.5 + 1.5 5.

4 Lösning problem 6 Ölburken är v metll och fungerr som en Frys bur. Det elektrisk fältet är ärme noll inuti ölburken. Superposition ger tt et totl elektrisk fältet inuti ölburken är en summ v fältet från ipolen och fältet från ytlningrn. För punkter inuti ölburken gäller lltså E ipol (r) + 1 4πε 0 S r r r r 3 ρ S(r ) S = 0 Det är enn reltion som gör et möjligt för Bull tt få rätt svr. Bill hr äremot ingen chns. Det går inte tt räkn ut integrlen för punkter utnför burken utn tt vet ρ S (r). Det räcker för Bull tt bestämm E ipol (r) för r = (0, 0, h/). Det elektrisk fältet från en ipol p = pẑ som befinner sig i origo ges v p ( ) E(r) = cos θˆr + sin θˆθ 4πε 0 r 3 Genom lite geometrisk överläggningr kom Bull frm till tt Det ger r = h E ipol (0, 0, h/) = cos θ = 1 sin θ = 1 ˆr = 1 (ˆ + ẑ) ˆθ = 1 (ˆ ẑ) p 16 (3ˆ + ẑ) πε 0 h3 Svr: Bull lämne in rätt svr och svret är 1 r r 4πε 0 r r ρ S(r ) S p = 3 16 (3ˆ + ẑ) πε 0 h3 S