Avdelingfor ingeniørfag
e Hogskolen i østfold
Deleksameni elektrofysikk
Emne: IRE22512
Kl. 0900:1200
15.desember 2015
Antall oppgavesider4
Antall sider med formler1
Tillatte hjelpemidler:
Godkjent kalkulator, enhver matematisk formelsamling og utdelte kapitteloppsummeringer.
Alledeloppgaver tilleggeslikvekt.
I oppgave 6 gis 5 ulike delpunkter hvor bare en skal besvares.
Alleteller det samme og det kan velgeshelt fritt. Besvaresflere,teller den svakeste.
Kandidaten må selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig.
Besvarelsenskal i sin helhet besvares på egne ark.
Sensurfrist: 14.januar 2016
Faglærer Telefon
Per Erik Skogh Nilsen
En platekondensator består av to plater med arealAog innbyrdes avstandd.
Potensialforskjellenmellom platene erV .
e0A• (3,V)2 Visat den elektriskekraften fra den ene platen på den andre kan skrivessom
2d2 Toladninger liggerpå x-aksen.
Ladning 1er på —17jiC og er plassert i origo (xj = 0,0).
Ladning 2 er på —48pC og er plassert 10cm til høyre for ladning 1 (x2= 10cm).
Det blir opplyst at det elektriskefeltet er null et sted mellom dem.
Bestem hvor det er.
Oppgave 2
En homogen kule av isolerende materiale har radiusRog netto ladning Q.
Bruk Gauss lov til bestemme det elektriske feltet i avstanden r R som funksjon av Q, r, Rogeo.
BrukGausslovtil å vise at det elektriskefeltet fra en uendelig lang strømførende ledning dobles når avstanden halveres.
Oppgave 3
En metallstang med masse m glir uten friksjon på to parallelle ledere i innbyrdes avstandL som vist på figuren. De to parallelle lederene er koplet sammen via en motstand Rslik at vi får en lukket krets. Helekretsen befinner seg i et uniformt magnetfelt ä som går vinkelrett inn i planet. Stanga gis hastigheten v mot høyre. Da induseres det en strømIi kretsen.
R X
leder
Hvor stor blir strømmen Ii kretsen? Gjørrede for om den går med eller mot urviserene.
Hva er størrelse og retning til den magnetiske krafta på stanga? Beskrivhva som skjer videre med kretsen når tiden går.
Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk høsten 2015 1
Avdelingfor ingeniørfag Høgskolen i østfold
Oppgave 4
Figuren viser en massespektrograf. Ioner med massn m og ladningqstarter i ro og blir akse- lerert av en potensialforskjellV.De går gjennom et fartsfiltersom fungerer som en fartsvelger med både et magnetfelt ut av arket og et elektrisk felt.
De går videre inn i et område med bare magnetfelt (samme magnetfeltet som før) med farten u.
Ionet går videre i en krum bane til det treffer den fotografiskeplaten i avtanden rfra der det kommer ut av fartsvelgeren.
Hvilketfortegn har ladningen til ionet på figuren?
Visat det elektriskefeltet i fartsvelgeren (fartsfilteret)er gitt vedE = B. \12qV Visat massen til ionet er gitt ved m = qrB
ION
% akselerasjonsspeaning
I fartsfitter
+ •
fotografisk plate
•
• •
•
•
g• •
I
41
•••I•
Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten 2015 2
(a) Det går en elektrisk strømigjennom en sylinderformet resistor, (radius ro,lengde1og resistanseR),som vist på figuren.
k
/ 0
(Symbolenepå figuren viser enhetsvektorene til sylinderkoordinatene) Strømmen går i og magnetfeltet i Ô.
Fra amperes lov kan det vises at størrelsen til magnetfeltet i avstand r fra aksen er gitt vedB = r i
2irr0.
Fra bl.a. ohms lov kan det vises at det elektriske feltet har størrelsenE = —1iR
- 1 —
Bestem størrelsen og retningen av poyntingvektorenS= —ExB og tolk dem fysisk.
110
(b) Enradiostasjon på jordas overflatesender ut en elektromagnetisk sinusbølge med gjen- nomsnittlig effektpå 50 kW.Anta at bølgene sendes ut likt i alle retninger over bakken.
Satelitt
Intensiteten til bølgen er definert som effekten per areal samtidig som den i dette tilfel- let er lik gjennomsnittsverdien av Poyntingvektoren.
Bestem maksimalverdiene til det elektriske og det magnetiske feltet (Ernaksog Brnaks).
Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten 2015 3
Avdelingforingeniørfag Høgskolen i østfold Oppgave 6
I denne oppgaven skal ett delpunkt ((i) til (v))besvares. Alleteller det samme. Besvaresfler enn 1,teller den svakeste.
Hva er forskjellenpå Faradayslov med og uten elektrisk krets?
Gjør rede for hva en eddystrøm er og forklar hvordan de blir brukt i minst 2 praktiske anvendelser.
Forklarhva Ampere-Maxwellslov,forskyvingsstrømomg strøm gjennom en kondensa- tor har med hverandre å gjøre.
Gien fysiskforklaring av alle leddene i Maxwellsligninger.
Forklar beskriv hva Meissnereffekter og hvordan temperaturer påvirker ledningsevne nær det absolutte nullpunktabsolutt nullpunkt.
Deleksamen for elektrofysikki IRE22512Statistikkog elektrofysikk- høsten 2015 4
47rr3
Volumav kule : V=
3
Volumav sylinder: V =Irr2h
Arealkuleoverflate: A=47rr2
Arealsylinderoverflate: A=27rrh+27rr2 Vakuumspermeabiliteten: Po=47r • 10 -A-2-N
Vakuumspermittiviteten: Eo=8,854.10-12 C2 Nm2
Lysfarti vakuum : c =3,00.108 11.1
Deleksamen for elektrofysikk i IRE22512 Statistikk og elektrofysikk - høsten 2015
