Föreläsning 5. Linjära dielektrikum (Kap. 4.4) Elektrostatisk energi (återbesök) (Kap ) Motsvarar avsnitten 4.4, , 8.1.

Relevanta dokument
2 S. 1. ˆn E 1 ˆn E 2 = 0 (tangentialkomponenten av den elektriska fältstyrkan är alltid kontinuerlig)

Skineffekten. (strömförträngning) i! Skineffekten. Skineffekten. Skineffekten. Skineffekten!

Magnetiskt fält kring strömförande ledare Kraften på en av de två ledarna ges av

14. Potentialer och fält

Föreläsning 1. Elektrisk laddning. Coulombs lag. Motsvarar avsnitten i Griths.

I ett område utan elektriska laddningar satisfierar potentialen Laplace ekvation. 2 V(r) = 0

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Fysik TFYA68. Föreläsning 2/14

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

7 Elektricitet. Laddning

Angående kapacitans och induktans i luftledningar

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

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

Vad är ljus? Fundamental krafter. James Clerk Maxwell. Kapitel 3, Allmänna vågekvationen. Maxwells ekvationer i vakuum FAF260

UPPGIFT 1. F E. v =100m/s F B. v =100m/s B = 0,10 mt d = 0,10 m. F B = q. v. B F E = q. E

Datum: Tid:

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

XV. Elektriska fält. XV.1. Kraften mellan laddningar: Coulombs lag F E ( ) 2 ( ) N F E.

Gravitation och planetrörelse: Keplers 3 lagar

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

1 Två stationära lösningar i cylindergeometri

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Potentialteori Mats Persson

16. Spridning av elektromagnetisk strålning

Repetition kapitel 21

FYSIKTÄVLINGEN KVALIFICERINGS- OCH LAGTÄVLING LÖSNINGSFÖRSLAG. = fn s = fmgs 2. mv 2. s = v 2. π d är kilogrammets.

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

Storhet SI enhet Kortversion. Längd 1 meter 1 m

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

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 8. Vi antar först att den givna bromsande kraften F = kx är den enda kraft som påverkar rörelsen och därmed också O

Fö. 3: Ytspänning och Vätning. Kap. 2. Gränsytor mellan: vätska gas fast fas vätska fast fas gas (mer i Fö7) fast fas fast fas (vätska vätska)

Dugga i elektromagnetism, sommarkurs (TFYA61)

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

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

Värt att memorera:e-fältet från en punktladdning

Formelsamling till Elektromagnetisk

Den geocentriska världsbilden

Lösningar till övningsuppgifter. Impuls och rörelsemängd

Lösningar till övningsuppgifter centralrörelse och Magnetism

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

21. Boltzmanngasens fria energi

Sensorer och elektronik. Grundläggande ellära

REDOVISNINGSUPPGIFT I MEKANIK

XVI. Magnetiska fa lt

ω = θ rörelse i två dimensioner (repetition) y r dt radianer/tidsenhet kaströrelse: a x = 0 a y = -g oberoende rörelse i x- respektive y-led

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

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

Grundläggande mekanik och hållfasthetslära

Magnetostatik, induktans (och induktion) kvalitativa frågor och lösningsmetodik

Sammanfattning av STATIK

Föreläsning 4 1. Den andra av Maxwells ekvationer i elektrostatiken

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

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

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

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

14. Potentialer och fält

Förra föreläsningen. Reglerteknik AK F6. Repetition frekvensanalys. Exempel: experiment på ögats pupill. Frekvenssvar.

Ergo Fysik 2 Lösningar till Ergo Fysik 2, , kp 1-8

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

Upp gifter. c. Finns det fler faktorer som gör att saker inte faller på samma sätt i Nairobi som i Sverige.

TFYA58, Ht 2 Elektromagnetism och Labbar i vågrörelselära

För att bestämma virialkoefficienterna måste man först beräkna gasens partitionsfunktion då. ɛ k : gasens energitillstånd.

Temperaturmätning med resistansgivare

Tentamen för FYSIK (TFYA68)

Tentamen för FYSIK (TFYA86 och 68)

Vågrörelselära och optik

Nivåmätning Fast material Flytande material

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

Omtentamen i IF1330 Ellära torsdagen den 22 augusti

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

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

14. Potentialer och fält

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

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Tentamen IF1330 Ellära torsdagen den 4 juni

TENTAMEN. Datum: 5 juni 2019 Skrivtid 14:00-18:00. Examinator: Armin Halilovic, tel

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

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

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Lösningar till tentamen i tillämpad kärnkemi den 10 mars 1998 kl

BILDFYSIK. Laborationsinstruktioner LABORATIONSINSTRUKTIONER. Fysik för D INNEHÅLL. Laborationsregler sid 3. Experimentell metodik sid 5

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

Bra tabell i ert formelblad

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Föreläsning 7 Molekyler

3. Lösning av elektrostatiska problem för dielektrika

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

Magnetostatik och elektromagnetism

Lösningsförslag till tentamen i 5B1107 Differential- och integralkalkyl II för F1, (x, y) = (0, 0)

De tre svarsalternativen (från vänster till höger) är poäng. Oriktigt svar ger -0.2 poäng. Vet ej är neutralt och ger 0 poäng.

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

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

Transkript:

1 Föeläsning 5 Motsvaa avsnitten 4.4, 5.1 5., 8.1.1 i Giffiths Linjäa dielektikum (Kap. 4.4) Ett dielektikum ä ett mateial dä polaisationen P induceas av ett elektiskt fält. Om det pålagda fältet inte ä extemt stakt ä mateialet linjät (det finns undantag). Då gälle att polaisationen ä popotionell mot det pålagda elektiska fältet P = ε 0 χ e E dä χ e ä en dimensionslös mateialkonstant som kallas den elektiska susceptibiliteten. Konstanten tala om hu mycket mateialet polaiseas. Mellan elektiska flödestätheten D och polaisationen P åde följande samband: D = ε 0 ε E = εe dä ε = 1+χ e = den elativa pemittiviteten, och ε = ε 0 ε = den absoluta pemittiviteten. Exempel: attenmolekylen ha ett pemanent dipolmoment och den kan lätt ställa in sig i det elektiska fältets iktning. Däfö ä susceptibiliteten fö vatten mycket sto χ e = 80. Fasta mateial buka ha betydligt minde väden på susceptibiliteten. Elektostatisk enegi (åtebesök) (Kap. 4.4.3) Fö laddninga i vakuum gälle sedan tidigae: W e = 1 ρ()() dv = ε 0 E() dv R 3 Uttycket modifieas av polaisationen till W e = 1 ε 0 ε E() D() dv = E() dv = R 3 R 3 ε R 3 E() dv

eie- och paallellkoppling C 1 C = C 1C C C 1 + C C 1 C C = C 1 + C Exempel: Ekvivalenta kondensatoe 1 1 d ε 1 ε = ε 1 ε d d 1 ε ε 1 = d d 1 ε ε 1 Repetitionsfågo 1. ad ä skillnaden mellan fia laddninga och bundna laddninga?. Hu påvekas fia laddninga av ett elektiskt fält? 3. Hu påvekas bunda laddninga av ett elektiskt fält? 4. En metallsfä som befinne sig i vakuum ha adien R och laddningen Q > 0. Det elektiska fältet ä då iktat adiellt ut fån sfäen och beo endast av avståndet fån sfäens centum, dvs E 0 = E 0 ()ˆ. Ett tjockt oledande dielektiskt skal med pemittivitetenε > 1 läggs nu unt sfäen. kalet uppta omådet R < < 3R. Även i detta fall bli det elektiska fältet iktat adiellt ut fån sfäen och ges av E 1 = E 1 ()ˆ. Te av följande påståenden ä ätt. ilka? Du skall inte göa någa äkninga utan endast tänka fysikaliskt. (a) Utanfö skalet ä E 1 () = E 0 (). Inuti skalet ä E 1 () < E 0 (). (b) Öveallt utanfö sfäen, > R, gälle E 1 () E 0 ().

3 (c) Polaisationen P = P()ˆ, dä P() < 0 inuti och P() = 0 utanfö skalet. (d) Polaisationen P = P()ˆ, dä P() > 0 inuti och P() = 0 utanfö skalet. (e) Polaisationen P = P()ˆ, dä P() 0 öveallt utanfö sfäen. (f) Elektiska flödestätheten D() påvekas inte av det dielektiska skalet. (g) Elektiska flödestätheten D() påvekas endast inuti det dielektiska skalet men inte utanfö. 5. a finns det nettoladdninga (fia och bundna) i fallet med dielektiskt skal? va: 4. a), d) och f) ä ätt. 5. På ytan av sfäen (positiv ytladdning), på inneytan av skalet (negativ ytladdning) och på ytte ytan av skalet (positiv ytladdning) tömma (Kap. 5.1.3) Laddningstanspot kan ske på flea sätt. Någa ä: 1. Ledningselektone (elle hål) i metalle elle halvledae (små hastighete 10 4 m/s, stoa mängde). tömma i elektolyte som följd av jontanspot i vätsko 3. tömma av elektone elle jone i vakuum elle uttunnade gase (t.ex. katodståleö) (stoa hastighete, små mängde) I samtliga fall definieas stömtätheten J som J = Nqv dä N ä antalet laddningsbäae pe volymsenhet, q laddningsbäanas laddning och v deas hastighet. tömtätheten J ha enheten laddning pe ytenhet pe tidsenhet (C/m s elle A/m ). tömmen I genom en yta (ytnomal ˆn) ä flödet av J genom. I = J ˆn d Enheten ä Ampèe A. Kontinuitetsekvationen (laddningens bevaande) (Detta avsnitt tas upp igen i kapitel 7. Det kan nu läsas kusivt.)

4 ^n tömmen ut u den slutna ytan : I = J ˆn d I ä den laddning som fösvinne ut u pe tidsenhet. Total laddning i ä Q = ρ dv Laddningens bevaande (expeimentellt faktum): I = dq dt elle med divegenssatsen J dv = J ˆn d = d dt godtycklig ge kontinuitetsekvationen ρ dv = ρ t dv J = ρ t tationäa stömma (inga stömkällo): J = 0 Exempel: Kichhoffs stömlag i k = 0 k Magnetostatik (Kap. 5) En viktig skillnad mot el-statiken ä att det inte finns någa magnetiska punktladdninga (det gå inte att isolea polena i en magnet). I magnetostatik gälle att stationäa stömma, J = 0, åde.

5 Kaftvekan mellan laddninga i öelse (Kap. 5.1.) Magnetisk flödestäthet B Kaften F på en testladdning q med hastighet v ges av Loentzkaften 1. E elektiskt fält (enhet /m) F = qe + qv B }{{}}{{} el.-statik magnetiskt. B magnetisk flödestäthet (enhet T=As/m =Wb/m ) Kaften (qv B) v, vilket medfö att kaften inte utfö något abete F l = 0. Exempel: En magnetisk flödestäthet med stykan 1 Tesla ä mycket stak. De alla stakaste pemanentmagnetena (t.ex. Neodymmagnete) ge en Tesla. På vå beddgad ä det jodmagnetiska fältet ungefä 57 µt. id magnetesonanstomogafi används magnetfält med stykan 3-7 T. I acceleaton Lage Hadon Collide på Cen används mycket staka supaledande elektomagnete fö att få de högenegetiska potonena att gå längs den 7 km långa cikuläa acceleaton. Dessa magnete ge fältstykan 8 T. Man ha nu appoteat om en ny typ av elektomagnet som ge 13.5 T. Byte man till dessa magnete kan enegin på potonena ökas ytteligae. Biot-avats lag (Kap. 5..) Den statiska magnetiska flödestätheten B geneeas av laddninga i öelse. Expeimentellt faktum En laddning q i punkten med hastigheten v geneea den magnetiska flödestätheten B() i punkten : B() = µ 0 qv ( ) 4π 3

6 v Fältpunkt q Källpunkt j j B Oigo Uspunget till detta expeimentella faktum komme fån följande integalsamband mellan en stöm I i en ledning C och magnetiska flödestätheten B() king ledningen: B() = µ 0 Idl ( ) (Biot-avats lag) 4π C 3 Fältpunkt I C d` Källpunkt j j B Oigo Detta ä ett postulat med uspung i expeiment man gjode 180 på magnetfält fån stömma i ledninga. Konstanten µ 0 = 4π 10 7 s/am ä vakuums pemeabilitet och sambandet c 0 = 1 ε0 µ 0 3 10 8 m/s

7 gälle dä c 0 ä ljushastigheten i vakuum. Biot-avats lag kan genealiseas till ett samband mellan B och stömtätheten J i en volym : Jämfö med Coulombs lag B() = µ 0 4π E() = 1 4πε 0 J( ) ( ) dv ρ( )( ) dv Fö en ytstömtäthet som befinne sig på en yta gälle på samma sätt: B() = µ 0 J ( ) ( ) d 4π 3