Lösningar till uppgifter i magnetostatik

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

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

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

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

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

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

1.1 Sfäriska koordinater

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

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:

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

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

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

TATA44 Lösningar 26/10/2012.

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

TATA44 ösningar till tentamen 13/01/ ) Paraboloiden z = 2 x 2 y 2 skär konen z = x 2 + y 2 då x 2 + y 2 = 2 x 2 y 2. Med

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

Lösningar till seminarieuppgifter

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Potentialteori Mats Persson

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

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

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

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

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

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 16/8 2017

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

Vektoranalys II. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

Tentamensskrivning i Ellära: FK4005e Fredag, 11 juni 2010, kl 9:00-15:00 Uppgifter och Svar

1.1 Stokes sats. Bevis. Ramgard, s.70

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

Vektoranalys III. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

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

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

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

Teoretisk elektroteknik F, del 1

1.1 Gradienten i kroklinjiga koordinatsystem

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Vektoranalys I. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

9. Magnetisk energi [RMC 12] Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 9.1

14. Potentialer och fält

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

Tentamen i EITF90 Ellära och elektronik, 28/8 2018

Magnetostatik, induktans (och induktion) kvalitativa frågor och lösningsmetodik

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

Tentamen ellära 92FY21 och 27

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Tentamen i El- och vågrörelselära,

24 Integraler av masstyp

Likströmsmaskinen. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

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

Svar till övningar. Nanovetenskapliga tankeverktyg.

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

6 Greens formel, Stokes sats och lite därtill

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

Integraler av vektorfält Mats Persson

.4-6, 8, , 12.10, 13} Kinematik Kinetik Kraftmoment Vektorbeskrivning Planetrörelse

9. Bestämda integraler

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

Elektromagnetism. Kapitel , 18.4 (fram till ex 18.8)

Lösning, Analytisk mekanik, 5C1121, Tentamen,

Komplexa tal. j 2 = 1

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Föreläsning 2 1. Till varje punkt i rummet tilldelas en vektor. ( ) = T ( x, y, z,t) ( ) = v x

TATA44 Lösningar 24/8/ ) Låt S vara den del av x 2 + y 2 + z 2 = 2 innanför cylindern x 2 + y 2 = 1. Inför cylinderkoordinater.

9, 10. TFYA15 Fysikaliska modeller VT2019 Partikelkinetik-energi Magnus Johansson,IFM, LiU

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

Föreläsning 9. Induktionslagen sammanfattning (Kap ) Elektromotorisk kraft (emk) n i Griffiths. E(r, t) = (differentiell form)

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Magnetfälten beskrivs av följande Maxwells ekvationer

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Kvalificeringstävling den 2 oktober 2007

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A. r cos t + (r cos t) 2 + (r sin t) 2) rdrdt.

Tentamensskrivning i Mekanik (FMEA30) Del 1 Statik- och partikeldynamik Lösningsförslag

Kroklinjiga koordinater och räkning med vektoroperatorer. Henrik Johanneson/(Mats Persson)

Oscillerande dipol i ett inhomogent magnetfält

VIKTIGA TILLÄMPNINGAR AV GRUNDLÄGGANDE BEGREPP

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

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

14. Potentialer och fält

Likströmsmaskinen. Olof Samuelsson Industriell Elektroteknik och Automation

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

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

Föreläsning 13, SF1626 Flervariabelanalys

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för F1 och Q1 (1FA514)

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

Institutionen för matematik SF1626 Flervariabelanalys. Lösningsförslag till tentamen Måndagen den 5 juni 2017 DEL A

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Torsdagen den 15 mars, Teoridel

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Transkript:

Lösningr till uppgifter i mgnetosttik 16-1-14 Uppgift 1 Metodvl: Biot-Svrts lg ing symmetrier som kn nvänds. Biot-Svrts lg evluerd i origo r = är B = µ 4π dr r r = µ dr r 4π r Linjeelementet dr bestäms v slingns prmeterfrmställning genom L r φ = ˆxrφcosφ+ŷrφsinφ = rφˆxcosφ+ŷsinφ dr = dr φ drφˆxcosφ+ŷsinφ dφ = dφ dφ dφ { } drφ = dφ ˆxcosφ+ŷsinφ+rφ ˆxsinφ+ŷcosφ dφ ntegrndens täljre blir dr r = ẑr φdφ, och den mgnetisk flödestätheten origo blir B = ẑ µ π dφ 4π rφ det ktuell fllet blir B = ẑ µ 4π π e bφ dφ+ π π L e bφ dφ = ẑ µ 1 e bπ πb Svret är rimligt den mgnetisk flödestätheten i origo bör br h en positiv z-komponent. Uppgift b z Vi räknr ut den mgnetisk flödestätheten B med Ampères lg. Av symmetriskäl hr fältet formen Br = Br c ˆφ. Ampères lg tillämpd på centrerd kurv med rdie r c ger, < r c < πr c Br c = µ, < r c < b, r c > b

vilket ger För övrigt är fälten noll. Br = µ πr c ˆφ, < rc < b b Det mgnetisk flödet genom en längdsektion längd l v kbeln blir b Φ = l Br ˆφdr b c = lµ dr c = lµ πr c π ln b vilket ger självinduktnsen L per längdenhet L = Φ l = µ π ln b c Som kontroll kn vi räkn ut den upplgrde mgnetisk energin per längdenhet. Den upplgrde energin per längdenhet i koxilkbeln är V är volymen i området melln ledrn på en längd l, dv = r c dr c dφdz W m = 1 lµ V B Bdv = 1 b πl lµ µ 4π r c vilket vid jämförelse med uttrycket W m = L / ger r c dr c = µ 4π b dr c r c = µ 4π ln b L = µ π ln b Uppgift Metodvl: Biot-Svrts lg fältet på en symmetrixel skll beräkns. Den konstnt mgnetiseringen M = Mẑ hr en ekvivlent ytströmtäthet J bs = M ˆn på mgnetens mntelyt topp- och botten-ytn bidrr ej då ytnorml och M där är prllell. Dess strömmr är en konsekvens v de bundn strömmrn i mterilet. Ytströmtätheten på mntelytn blir J bs = M ˆr c = Mˆφ, r c = Biot-Svrts lg ger nu den mgnetisk flödestätheten på z-xeln r = zẑ källpunktsvektorn

r = ˆr c +z ẑ och ds = r c dφ = dφ. Bzẑ = µ J bs r zẑ r 4π zẑ r ds S = Mµ π h/ ˆφ z z ẑ ˆr c dφ 4π h/ +z z / = Mµ π h/ ˆr c z z 4π h/ +z z dz dφ + ẑm µ / =ẑm µ =ẑmµ h/ h/ +z z = ẑm µ / { z z =h/ z +z = ẑmµ z = h/ z h/ z h/ z h/ h/ +z / h/ z +h/ z + +z z / } h/+z +h/+z Uppgift 4 Driv en ström genom spolen som befinner sig i origo och bestäm flödet genom spolen i punkten b,b,b. Spolen i origo hr det mgnetisk momentet m = Nπ ẑ Vi nvänder dipolpproximtionen för tt bestämm mgnetisk flödestätheten i punkten b,b,b. Dipolpproximtionen ger Br = µ m ˆrcosθ + 4πr ˆθsinθ 1 Det gäller tt först bestämm r, cosθ, sinθ, cosφ, sinφ, ˆr, ˆθ då r = b,b,b. Vi får: r = r = b +b +b = b cosθ = z r = b b = 1 sinθ = 1 cos θ = cosφ = x b = r c b +b = 1 sinφ = 1 cos φ = 1 ˆr = r r = 1,1,1 1 1 ˆθ = cosθcosφ,cosθsinφ, sinθ =,, 6 6

Flödet genom spolen i punkten b,b,b ges v Φ 1 = π ˆx Bb,b,b Allt vi behöver för tt bestämm Φ 1 finns i ekvtionern 1, och. Det ger Φ 1 = π µ m 4π b + 1 = µ m 1 b Ömsesidig induktnsen ges v M = N Φ 1 = N µ π 4 1 b b För tt mximer ömsesidig induktnsen skll vi vrid spolen så tt flödet mximers. Det betyder tt spolens symmetrixel skll vr prllell med B. Symmetrixeln skll lltså pek längs riktningen ˆn = ± Bb,b,b Bb,b,b = ±1,1, Mximl ömsesidig induktnsen blir M mx = Nπ Bb,b,b där Bb,b,b = µ m 4cos θ+sin θ = µ m 4πr Det ger πr. Uppgift 5 Flödet genom slingn ges v M mx = N µ π 4 6 6b Φt = + ŷ Bx,b,zdx Mgnetisk flödestätheten runt en lång rk ledre längs z xeln ges v en punkt r = x,b,z gäller B = µ πr cˆφ r c = x +b ˆφ = brc, xrc Flödet kn därmed skrivs Φt = µ π + x x +b dx

Vi behöver inte lös integrlen för tt bestämm emk:n utn deriverr m..p. integrtionsgränsern. Det ger E = dφt = µ v + dt π + +b +b Det ger strömmen it = E R = µ v πr +b + + +b Uppgft 6 Högertrebensregeln ger mgnetfältet Hz,t = E sinωt kzŷ sinωt kxŷ där är vågimpednsen för vkuum. Vi ser tt mgnetfältet är noll i ll pln x = z +nπ/k där n är ett godtyckligt heltl. b Tidsmedelvärdet v strålningsvektorn ges v där E och H är de komplex fälten Därmed S = 1 Re{E H } E = E e ikzˆx+e ikx ẑ H = E e ikz e ikx ŷ S = E Re{1 e ikz x ẑ +1 e ikx zˆx} = E 1 coskz xˆx+ẑ Vi ser tt S = i ll pln x = z +nπ/k. Vi ser också tt S ntr sitt mximl värde S = E ẑ + ˆx i ll pln där x = z +n+1π/k.