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

Relevanta dokument
Tentamen för FYSIK (TFYA68)

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

Tentamen för FYSIK (TFYA86 och 68)

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

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

Tentamen för FYSIK (TFYA86)

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

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Tentamen Elektromagnetism

Fysik TFYA68. Föreläsning 2/14

Fysik TFYA68 (9FY321) Föreläsning 6/15

Dugga i elektromagnetism, sommarkurs (TFYA61)

Tentamen i Fysik för M, TFYA72

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

Fysik TFYA68. Föreläsning 5/14

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

Fysik TFYA86. Föreläsning 8/11

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

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

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

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

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

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

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

Elektriska och magnetiska fält Elektromagnetiska vågor

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

Tentamen i El- och vågrörelselära,

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

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

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

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

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

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:

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

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

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

Bra tabell i ert formelblad

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

Föreläsning 4 1. Den andra av Maxwells ekvationer i elektrostatiken

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

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

Tentamen: Atom och Kärnfysik (1FY801)

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

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

Vågrörelselära och optik

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

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

Fysik del B2 för tekniskt basår / teknisk bastermin BFL 120/ BFL 111

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

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

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

Kapitel: 32 Elektromagnetiska vågor Maxwells ekvationer Hur accelererande laddningar kan ge EM-vågor

Prov (b) Hur stor är kraften som verkar på en elektron mellan plattorna? [1/0/0]

s 1 och s 2 är icke kvantmekaniska partiklar? e. (1p) Vad blir sannolikheterna i uppgifterna b, c och d om vinkeln = /2?

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för W2 och ES2 (1FA514)

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

Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: KBAST16h KBASX16h. TentamensKod: Tentamensdatum: Tid: 09:00 13:00

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

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

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

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

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

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

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

Tentamen i Modern fysik, TFYA11/TENA

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings Universitet

Tentamen Fysikaliska principer

Kapitel 33 The nature and propagation of light. Elektromagnetiska vågor Begreppen vågfront och stråle Reflektion och brytning (refraktion)

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

Miniräknare, formelsamling

Tentamen Fysikaliska principer

Chalmers Tekniska Högskola Tillämpad Fysik Igor Zoric

Tentamen i Fysik för π,

OBS!

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

Tentamen i Modern fysik, TFYA11, TENA

Lösningar till seminarieuppgifter

Lösningar till tentamen i Elektromagnetisk fältteori för Π3 & F3

Elektromagnetiska fält och Maxwells ekavtioner. Mats Persson

Fysik TFYA68 (9FY321)

FYSIKUM STOCKHOLMS UNIVERSITET Tentamensskrivning i Vågrörelselära och optik, 10,5 högskolepoäng, FK4009 Tisdagen den 17 juni 2008 kl 9-15

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

Svar och anvisningar

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

BFL102/TEN1: Fysik 2 för basår (8 hp) Tentamen Fysik mars :00 12:00. Tentamen består av 6 uppgifter som vardera kan ge upp till 4 poäng.

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

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

Fysik TFYA68. Föreläsare/kursansvarig: Weine Olovsson

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 1 elstatikens grunder

Svar och anvisningar

Strålningsfält och fotoner. Våren 2013

14. Potentialer och fält

14. Elektriska fält (sähkökenttä)

Elektromagnetiska falt och Maxwells ekavtioner

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Transkript:

Tentamen för FYK (TFYA68), samt LKTROMAGNTM (9FY31) 013-10-1 kl. 14.00-19.00 Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook (Nordling, Österman) - egna bokmärken ok, dock ej formler, anteckningar miniräknare - grafräknare är tillåtna (men onödiga), ska vara tömda på för kursen relevanta formler formelsamling - blad som bifogas denna tentamen (dvs egen tas ej med). xamen består av 6 st uppgifter för TFYA68 (samt TYFA48/TFFY75) och 5 st uppgifter för 9FY31. Uppgift 1 - : ge endast svar, glöm ej enheten för numeriska svar (3 värdesiffror) i förekommade fall! Poäng för deluppgifterna ges som antingen full poäng (helt korrekt) eller 0 poäng. Uppgift 3-6: O: ge en fullständig lösning, lösningar ska vara klart och tydligt uppställda, vilket innebär att ekvationer ska motiveras, numeriskt svar (3 värdesiffror) ska i förekommande fall skrivas med enhet, och egna beteckningar ska definieras. Markera ditt svar tydligt med var:. rister i redovisningen kan medföra poängavdrag. Låt gärna lösningen åtföljas av en figur. Uppgifterna ger olika totalpoäng: Uppgift 1 (5p), (6p), 3 (4p), 4 (4p), 5 (5p) och 6 (5p). ORVRA: Uppgiften. **TFYA68** löses endast av kursen TFYA68 Uppgiften. **TFYA48** löses endast av föregående kursen TFYA48 Övriga uppgifter löses av alla kurser (TFYA68/TFYA48/9FY31) (för TFFY75 gäller samma som för TFYA48 men ej ljus:. (e) - (f)) Maxpoäng är 9 poäng för TFYA68/TFYA48 och 3 poäng för 9FY31. Preliminär betygsgradering: TFYA68 (TFYA48) betyg 3: 1 poäng betyg 4: 18 poäng betyg 5: 5 poäng 9FY31 G: 9 poäng VG: 16 poäng Facit för tentamen kommer att anslås på kursens hemsida. Kursansvarig: Weine Olovsson, weolo@ifm.liu.se Alexander Lindmaa kommer närvara för frågor två ggr under tentamen och kan nås på: 013 88 948 Lycka till med tentan! / Weine 1 (6)

(6) d = 0 r0 se Coulombs lag ovan = µ0 4 z = z sfäriskt r = sin cos x + sin sin y + cos z ˆ = cos cos x + cos sin y sin z ˆ = sin x + cos y Omvandling av rörliga koordinater till cartesiska: 1 ˆ 1 ˆ r + + @r r @ r sin @ cylindriskt J R 0 d 0 R f J R 0 d = µ0 0 4 R 1 ˆ (grad V ) = R + + z @R R@ @z R = cos x + sin y ˆ = sin x + cos y r ˆ = µ0 m ( cos r + sin ) 4 r3 cartesiskt (grad V ) = 0 R -fält från magnetiskt dipolmoment: (grad V ) = x + y + z @x @y @z Gradient i olika koordinatsystem: 0 = r R iot-avarts lag: dl R 0 = µ0 0 4 C R V = r0 = µ0 ( H + M) = µr µ0 H dl = k @ d C @t @D dl = J d + H d C @t p cos 4 0 r p ˆ = ( cos r + sin ) 4 0 r3 Potential och -fält från elektriskt dipolmoment: = 0 +P = r 0 D Maxwells ekvationer: d = Q D Coulombs lag (generaliserad form): dq 0 = 1 0 = r r0 R R 0 4 0 R från källpunkt till fältpunkt d dt @ d @t n = c/v = p r 8 19 7 (x dl (v ) p = c/ r!t) y h i dx = ln x + (x + a )1/ 1/ +a ) CU 1- F 3, 5 F 5.1 M a arctan a x x dx 1 = arctan +a a a x dx =x x + a x h i x dx x = + ln x + (x + a )1/ 3/ 1/ +a ) (x + a ) Konstanter Formler relevanta för kursen Vågor ntegraler etc. e också Physics Handbook! Till exempel: dx x = (x + a )3/ a (x + a )1/ (x C /Nm Js Vs/Am 1 34 Några vanliga integraler: µ0 = 4 10 0 8, 854 10 h 6, 66 10 C c, 998 10 m/s e 1, 60 10 Några vanliga konstanter: 1/ rörlig slinga, statiskt fält "= = max cos(kx v = ( 0 r µ0 ) -fält för plan elektromagnetisk våg (exempelvis): rytningsindex: orörlig slinga, tidsberoende fält "= Ljushastighet i dielektriskt medium: generellt "= lektromotorisk kraft (spänning): ref Potential (statiskt fält): akt dl V = Formelblad - Fysik TFYA68

1. lektromagnetism [endast svar!] (5p) a) eräkna den elektriska kraften med vilken en proton påverkar en elektron, till både storlek (tre värdesiffror) och riktning om protonen är 1,00 cm till vänster om elektronen på x-axeln. (1p) b) Vilka/vilket (om något) påstående kan göras utifrån Maxwells ekvationer: (1p) 1) lektromagnetisk strålning kan beskrivas som partiklar ) Tidsberoende magnetfält genererar elektriska fält 3) lektriska fältlinjer är alltid slutna 4) Det existerar magnetiska monopoler c) tt metallskal med radien a har en total laddning Q vid dess yttre yta. Ange lämpligt infinitesimalt laddningselement dq för sfäriska koordinater. (1p) d) vilka/vilket (om något) material, upplinjerar sig de magnetiska momenten motsatt ett externt pålagt magnetfält? (1p) i) ferromagnet ii) paramagnet iii) diamagnet e) Tre ledningar för vardera en ström enligt figuren nedan. De befinner sig på ett avstånd a ifrån varandra längs x-axeln. eräkna det resulterande magnetfältet i en punkt på avståndet a till höger om ledningen längst till höger, till storlek och riktning (1p).**TFYA68** - Kvantmekanik/materialuppbyggnad/ljus [endast svar!] (6p) a) Ange den atommodell, klassisk, kvantmekanisk eller semiklassisk (blandad) som passar in i vart och ett av fallen nedan: (1p) 1) väteatomen enligt ohr ) elektroner beskrivs som partiklar som färdas i vågbanor runt atomkärnan 3) atomen enligt Rutherford 4) elektroner beskrivs i termer av sannolikhetsfördelningar b) i) eräkna de roglie-våglängden λ för en elektron vars hastighet är en tiondel av ljusets, v = c/10, ge ett numeriskt svar. ii) Är denna de roglie-våglängd kortare eller längre än för en proton med hastigheten v = c/100? Vikterna är: me 9,11 10-31 kg och mp 1,67 10-7 kg. (1p) c) De stationära normaliserade tillstånden för en partikel i låda (oändlig potentialbrunn) i en dimension ges av: (1p) r n x n (x) = L sin n =1,,... L där lådan sträcker sig från x = 0 till x = L. i) För det första exciterade tillståndet, ange alla x där sannolikheterna är störst, respektive lägst att hitta partikeln. (1p) d) eskriv den fotoelektriska effekten. Kan den förklaras mha Maxwells ekvationer? (1p) e) Ange vågens utbredningsriktning i tre olika fall för en plan elektromagnetisk våg om vi har - och - fältets riktningar enligt nedan: (1p) i) = ˆx, = ẑ ii) = ẑ, = ˆx iii) = ˆx, = ŷ f) n ljusstråle som kommer underifrån en vattenbassäng (n =1,33) reflekteras och refrakteras mot luft (n = 1,00). i) Är brytningsvinkeln θb större än, mindre än eller lika med infallsvinkeln θi? ii) eräkna infallsvinkeln θi som ger total reflektion om den överskrids. iii) Vad är sambandet mellan infallsvinkeln θi och brytningsvinkeln θb vid en total polarisation av det reflekterade ljuset? (1p) 3 (6)

.**TFYA48** - lektromagnetism/ljus [endast svar!] (6p) a) n elektron har en hastighet v i positiv y-riktning, v = v, samt rör sig in i ett område med ett konstant magnetfält i negativ z-riktning där =. Ange den magnetiska kraften till storlek och riktning vid inträdet. (1p) b) Har -fältet samma storlek i varje punkt mellan plattorna för i) en ideal plattkondensator, ii) en ideal cylinderkondensator, iii) en ideal sfärisk kondensator? (1p) c) För vilken verklig plattkondensator utgör den ideala plattkondensatorn en bra approximation, ska den verkliga ha i) kort eller långt avstånd mellan plattorna? ii) stor eller liten plattyta? (1p) d) Maxwells ekvationer innebar en summering av tidigare kunskap, men innehöll också nya koncept. i) Ange vilken term i Maxwells ekvationer som var helt ny, ii) vilken slutsats kunde dras kring ljus utgående from MW ekvationer? (1p) e) Ange vågens utbredningsriktning i tre olika fall för en plan elektromagnetisk våg om vi har - och - fältets riktningar enligt nedan: (1p) i) = ˆx, = ẑ ii) = ẑ, = ˆx iii) = ˆx, = ŷ f) n ljusstråle som kommer underifrån en vattenbassäng (n =1,33) reflekteras och refrakteras mot luft (n = 1,00). i) Är brytningsvinkeln θb större än, mindre än eller lika med infallsvinkeln θi? ii) eräkna infallsvinkeln θi som ger total reflektion om den överskrids. iii) Vad är sambandet mellan infallsvinkeln θi och brytningsvinkeln θb vid en total polarisation av det reflekterade ljuset? (1p) 3. Kondensator [fullständig lösning!] (4p) n cylinderkondensator består av två cylindriska skal med radierna a och b, där a < b, medan längden är l. Kondensatorn har laddningen Q enligt figuren nedan: a) eräkna det elektriska fältet (r) mellan skalen mha Gauss sats, bortse från randeffekter. (p) b) eräkna cylinderkondensatorns kapacitans C. (p) 4 (6)

4. lektromotorisk kraft (spänning) [fullständig lösning!] (4p) n lång rak ledare för strömmen. n metallstav med längden l rör sig med hastigheten v, parallellt med ledaren enligt figuren nedan. Avståndet från ledaren till metallstaven är d. a) eräkna inducerad emk i metallstaven. (p) b) Ange och motivera riktningen för den inducerade strömmen. (1p) c) Kommer den inducerade strömmen att flyta konstant över tiden så länge metallstaven rör sig (motivera)? (1p) 5. trömstyrka och resistans [fullständig lösning!] (5p) mellanrummet mellan två sfäriska, koncentriska, elektroder med radierna a och b, där a < b, finns en vätska med konduktiviteten σ. Potentialskillnaden mellan elektroderna är V0, där den yttre elektroden (med radie b) har potentialen noll. a) Ange strömmen genom vätskan (tips: undersök J) (4p) b) Hur stor är vätskans resistans? (1p) 5 (6)

6. Magnetfält [fullständig lösning!] (5p) n ström förs i en ledning enligt figuren nedan. Ledaren antas vara oändligt lång i negativ x- och negativ y- led. Punkten P är på radieavståndet a ifrån den del av ledningen som beskriver en kvartscirkel. eräkna det resulterande magnetfältet i punkten P till storlek och riktning. (För full poäng utgå ifrån iot-avarts lag) Tips: Problemet kan delas in i tre delar. 6 (6)