Elektriska och magnetiska fält Elektromagnetiska vågor

Relevanta dokument
1. q = -Q 2. q = 0 3. q = +Q 4. 0 < q < +Q

Fysik TFYA68. Föreläsning 2/14

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Vecka 2 ELEKTRISK POTENTIAL OCH KAPACITANS (HRW 24-25) Inlärningsmål

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Övningsuppgifter/repetition inom elektromagnetism + ljus (OBS: ej fullständig)

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

FK Elektromagnetism och vågor, Fysikum, Stockholms Universitet Tentamensskrivning, måndag 21 mars 2016, kl 9:00-14:00

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

Vad betyder det att? E-fältet riktat åt det håll V minskar snabbast

elektrostatik: laddningar I vila eller liten rörelse utan acceleration

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Förståelsefrågorna besvaras genom att markera en av rutorna efter varje påstående till höger. En och endast en ruta på varje rad skall markeras.

3.7 Energiprincipen i elfältet

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 16 juni 2015, kl 9:00-14:00

Dugga i elektromagnetism, sommarkurs (TFYA61)

Formelsamling till Elektromagnetisk

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Elektrodynamik. Elektrostatik. 4πε. eller. F q. ekv

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

Att gnida glas med kattskinn gör att glaset blir positivt laddat och att gnida plast med kattskinn ger negativ laddning på plasten.

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

Repetition kapitel 21

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Magnetiska fält. Magnetiska fält. Magnetiska fält. Magnetiska fält. Två strömförande ledningar kraftpåverkar varandra!

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Räkneuppgifter på avsnittet Fält Tommy Andersson

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

Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Maxwell insåg att dessa ekvationer inte var kompletta!! Kontinutetsekvationen. J = ρ

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (2:a omtentan), fredag 30 augusti 2013, kl 9:00-14:00

Föreläsning 4 1. Den andra av Maxwells ekvationer i elektrostatiken

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Elektricitet och magnetism

EDI615 Tekniska gränssnitt Fältteori och EMC föreläsning 1

Bra tabell i ert formelblad

Magnetostatik och elektromagnetism

Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som ska lämnas in

Rep. Kap. 27 som behandlade kraften på en laddningar från ett B-fält.

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

Magnetism. Beskriver hur magneter med konstanta magnetfält, t.ex. permanentmagneter, växelverkar med varandra och med externa magnetfält.

6. Likströmskretsar. 6.1 Elektrisk ström, I

rep NP genomgång.notebook March 31, 2014 Om du har samma volym av två olika ämnen så kan de väga helt olika. Det beror på ämnets densitet.

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

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:

Hur elektromagnetiska vågor uppstår. Elektromagnetiska vågor (Kap. 32) Det elektromagnetiska spektrumet

Tentamen i : Vågor,plasmor och antenner. Totala antalet uppgifter: 6 Datum:

Facit till rekommenderade övningar:

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp.

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

Ellära. Christian Karlsson Uppdaterad: Har jag använt någon bild som jag inte får använda så låt mig veta så tar jag bort den.

Chalmers Tekniska Högskola Tillämpad Fysik Igor Zoric

TFYA58, Ht 2 Elektromagnetism och Labbar i vågrörelselära

3. Potentialenergi i elfält och elektrisk potential

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

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

EDI615 Tekniska gränssnitt Fältteori och EMC föreläsning 1

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

Tentamen för FYSIK (TFYA68)

Strålningsfält och fotoner. Våren 2016

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 3 Kapacitans, ström, resistans

ESD ElektroStatic Discharge (elektrostatisk urladdning) är oftast en trestegsprocess:

OBS! Svaren på förståelsedelen skall ges direkt på tesen som skall lämnas in.

Strålningsfält och fotoner. Kapitel 23: Faradays lag

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

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 1

isolerande skikt positiv laddning Q=CV negativ laddning -Q V V

Tentamen i : Vågor,plasmor och antenner. Totala antalet uppgifter: 6 Datum: Examinator/Tfn: Hans Åkerstedt/ Skrivtid:

Q I t. Ellära 2 Elektrisk ström, kap 23. Eleonora Lorek. Ström. Ström är flöde av laddade partiklar.

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

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2006

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (1:a omtentan), tisdag 17 juni 2014, kl 9:00-14:00

1( ), 2( ), 3( ), 4( ), 5( ), 6( ), 7( ), 8( ), 9( )

Övningar. Nanovetenskapliga tankeverktyg.

Vi börjar med en vanlig ledare av koppar.

ETEF15 Krets- och mätteknik, fk Fältteori och EMC föreläsning 1

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

Tentamen för FYSIK (TFYA86 och 68)

Det är elektromagnetiskt kraft som är av intresse här.

Hur funkar 3D bio? Laborationsrapporter Se efter om ni har fått tillbaka dem och om de är godkända!

Vågrörelselära och optik

Sammanfattning: Fysik A Del 2

Lektion 1: Automation. 5MT001: Lektion 1 p. 1

18. Sammanfattning Ursprung och form av fältena Elektrostatik Kraft, fält och potential 2 21, (18.3)

18. Sammanfattning Kraft, fält och potential. Krafter F är fysikaliskt mätbara storheter Elfält beror på kraften som F = Eq (18.

18. Sammanfattning. Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 18.1

Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

4:2 Ellära: ström, spänning och energi. Inledning

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Elektromagnetiska falt och Maxwells ekavtioner

Transkript:

1! 2! Elektriska och magnetiska fält Elektromagnetiska vågor Tommy Andersson! 3! Ämnens elektriska egenskaper härrör! från de atomer som bygger upp ämnet.! Atomerna i sin tur är uppbyggda av! en atomkärna, som i sin tur består av! protoner, som är positivt laddade! neutroner, som är elektriskt neutrala! negativt laddade elektroner som omger atomkärnan!!! Coulombs lag! Q! 1! 4! r! Q! 2! F = Q 1 " Q 2 4#$ 0 r 2 Om laddningarna har samma tecken: repulsion" om olika tecken: attraktion! " 0 # 8,85$10 %12 [C/Vm] permittiviteten för vakuum Jämför gärna med gravitationskraften mellan massor! F! Fetstil betecknar att storheten har både storlek och riktning (vektor)!

5! Elektrisk fältstyrka: Efält! Vid handritning illustreras fält ofta med fältlinjer! 6! Efältet från en punktladdning! Ex.! Fältet från en positiv laddning! Fältet från en negativ laddning! r E = Q 4"# 0 r 2 Q Efält från andra laddningsfördelningar! 7! 8! Kraften på en laddning som befinner sig i ett yttre Efält! Linjeladdning! q l r E de = dq 4"# 0 r e 2 r = q ldl 4"# 0 r e 2 r E E Q F = Q" E dq q l E = $ 4"# 0 r e dl 2 r L

9! Samband mellan Efält och potential! V 2! 10! Antag att det elektriska fältet E har konstant styrka E x och pekar i xriktning! Potentialen V är definierad så att potentialskillnaden mellan två punkter ges av :! V 1! V 1 V 2 0 d x V 1!V 2 = punkt2 " E dl = " E t dl punkt1 punkt2 punkt1 Detta samband gäller oberoende av den valda integrationsvägen!! E t : den del av E som går parallellt (tangentiellt) med integrationsvägen! V 1 "V 2 = E x = V 1 "V 2 d punkt2 # E t dl = # E x dx = E x x punkt1 d 0 [V/m]! [ ] 0 d = E x d 11! 12! Ledare (typ metaller)! + + + + + + + + + + + + + + + + + + Fixa atomer lättrörliga elektroner! Om det inte går någon ström står elektroner i princip stilla! Alltså ingen kraftpåverkan! Alltså E=0 i ledaren! + + + + + + + + + + + + + + + + + + Men! V 1 "V 2 = punkt 2 # punkt 1 E t dl E = 0 " V 1 #V 2 = 0 för alla punkter dvs! Potentialen i en ledare" är konstant (utan ström)!

13! 14! + + + + + + + + + + + + + + + + + + Man kan visa att laddningen/volymsenhet q V! är 0 inuti en ledare!! Ledare sammanfattning! E = 0 V konstant q v = 0 (utan ström)! Men det kan finnas laddning på ytan! 15!! E=0! E=0! E=0! E=0! E=0! Laddningarna fördelar sig på ledarens yta så att Efältet fortsätter att vara 0 inuti ledaren! Ledare med hålrum! E=0 16!!!!!!!! E=0! V konstant!!! Faradays bur!

17! 18! Kanter och spetsar! Laddningsfördelning?!!! Dielektriska material! Inga fria, rörliga laddningar! Men molekylerna kan polariseras av yttre fält! Jämnt fördelad?! E=0! + + Nej! Ger inte E=0! Detta ger ett mycket starkt Efält i luften utanför spetsarna! 19! Polarisationen ger en försvagning av fältet! Försvagningen beror på materialet! Effekten kan beskrivas med permittiviteten! " 0 permittiviteten för vakuum Olika material har olika permittivitet! " = " r " 0 relativ permittivitet! Ex. glasfiber (mönsterkort)! " r = 4,7 F = Q 1 " Q 2 4#$ 0 r 2 " 0 # 8,85$10 %12 [C/Vm] Kapacitans! Ideal kondensator! 20! Består av två ledare så utformade att alla fältlinjer som lämnar den ena ledaren fullständigt infaller på den andra ledaren.! Detta medför att om den ena ledaren har laddningen Q så har den andra laddningen Q! Linjärt material i hela fältområdet! Ex. Ideal plattkondensator! +Q! Q!

Man kan visa att för en ideal kondensator gäller att! Q = C " (V 1 #V 2 ) där C är en konstant som bara beror av geometrin och materialet och V 1 V 2 är potentialskillnaden mellan ledarna! 21! Således! Kondensatorns kapacitans! Ex! +Q! Q! Q C = V 1 "V 2 V 1! V 2! Den ideala plattkondensatorns kapacitans! S platta! d! Q S C = = # r # platta 0 V 1 "V 2 d 22! 23! Exempel på komponenter! Keramisk kondensator! Multilayerkondensator! 24! Electro Static Discharge Foliekondensator!

25! Electro Static Discharge 26! Ex.! Ex.! Matta!!!!!!!!!!!!! Matta! 27! 28! Ex.! Negativ laddning!!!!!!!! Matta!!! Positiv laddning! ++++

29! 30! Laddningsfördelningarna ger potentialskillnader som kan bli mycket stora i vardagliga situationer! ++++!!!! ++++ 31! 32! +" +" +" +"!!!!!!

33! innebär att de fria elektronerna i tex en ledare rör sig samordnat! 34! Antag att vi har en cirkulär ledare! S! + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + E! + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + E! V 1! V 2! Detta beror på att de kraftpåverkas av ett Efält! Efältet kan svara mot en potentialskillnad! V 1! V 2! men I som passerar ytan S:" Laddning som passerar genom S/tidsenhet! I = lim t "0 #Q" S = #t dq" S dt [C/s = A(mpere)]! 35!! 36! per ytenhet kallas" strömtäthet J.! #I J = lim t "0 #S = di ds [A/m 2 ]! "S! "I! S! men drivs av ett Efält! + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Hur hänger strömmen och Efältet ihop?! E! I vanliga ohmska material är!j = "E! tätheten har samma riktning som Efältet! där " är materialets ledningsförmåga (elektriska konduktivitet)!!

37! I! V 1! V 2! #! Antag att strömmen I är given! tätheten J proportionell mot I! E proportionell mot J! V 1 V 2 proportionell mot E! Ger V 1 V 2 = R I där R kallas resistansen! Ohms lag!