Høgskolen i østfold
EKSAMEN
Emnekode: Emnenavn:
ITD12011 Fysikk og kjemi
Dato: Eksamenstid:
6.5.2016 9.00 til 13.00
Hjelpemidler: Faglærer:
4 sider (A4) (2 ark) med egne notater. Erling Strand Ikke-kommuniserende kalkulator.
Gruppebesvarelse, som blir delt ut på eksamensdagen til de som har fått den godkjent.
Om eksamensoppgaven og poengberegning:
Oppgavesettet består av 4 sider med oppgaver og 2 sider vedlegg, totalt 6 sider.
Kontroller at oppgaven er komplett før du begynner å besvare spørsmålene.
Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle spørsmål på oppgavene skal besvares, og alle spørsmål teller likt til eksamen.
Alle utregninger må tas med i besvarelsen! Noen formler finnes i vedlegg.
Sensurfrist: 1.6.2016
Karakterene er tilgjengelige for studenter på Studentweb senest 2 virkedager etter oppgitt sensurfrist. www.hiof.no/studentweb
Oppgave 1
a) Atomer kategoriseres i grunnstoffer. Hva har atomene som er samme grunnstoff til felles?
b) Et grunnstoff kan ha flere isotoper. Hva er forskjellen mellom de forskjellige isotopene i et grunnstoff?
c) Gitt følgende krets:
R1
' U
R2 u2Spenningen Ui = 10,0 V, motstandene Ri= 50 Q og R2 = 200 . Hvor stor er strømmen I, som går igjennom motstandene?
Hvor stor er spenningen U2?
Hvor stor er effekten i R2?
Hvor stor energi blir utviklet i R2, hvis effekten er på i 1,0 minutt?
Hva blir temperaturen t2 i R2, når effekten er på i 1,0 minutt? Anta at all energien er varme-energi Q. Anta videre at det brukes en motstand R2 som veier m=2,0 g og med en spesifikk varmekapasitet c—0,24 kJ/kg-K. Temperaturen i motstanden før strømmen blir satt på er ti = 20,00 °C
d) Gitt følgende krets:
Ri Ra
rqL
U2 R4 R5 U4Spenningen U1 = 25,0 V, motstandene R1= 2200 S-2(= 2K2), R2 = 1000 Q, R3 = 500 S),, R4 = 2000 Q (= 2 KQ), R5 = 2500 S-2(= 2K5).
Hvor stor er spenningen U2?
Hvor stor er strømmen 13,som går igjennom motstand R3?
Hvor stor er spenningen U4?
e) Gitt følgende krets:
Ri
u4 c,
Utled uttrykket for U2/U1. Under utledningen skal du innføre grensefrekvensen fG, som skal inngå i sluttsvaret?
Hva blir uttrykket for grensefrekvensen fG i denne kretsen? Regn også ut hva grensefrekvensen blir i denne kretsen, hvis Ci = 10 nF og R2 = 5000 Q. (n=10-9)
Regn ut 20.1ogio(U2/U1) i figuren over, og tegn resultatet opp på et halvlogaritmisk papir.
De skal minimum tegne kurven fra frekvensområdet 0.1.fG til 10.fG. Bruk
grensefrekvensen du brukte i oppgaven over. —Husk a skrive ditt kandidatnummer pa det halvlogarilmiske papirel!
Oppgave 2
Du skal forsterke et signal fra en sensor. Sensoren gir ut en spenning som varierer mellom 0,0 mV og 100 mV. Utgangen fra forsterkeren skal kobles inn til en ADC, som går fra 0,0 V til 5,0 V. Finn ut forsterkningen, og lag en kretstegning av forsterkeren. Regn også ut
motstandsverdiene
Du skal måle det magnetiske B-feltet ved hjelp av en Hall-effekt sensor. Beskriv hvordan en slik Hall-effekt sensor virker. I din beskrivelse bør du også nevne og beskrive Lorentz kraften.
c) Anta at du har en ledning som beveger seg i et B- felt. Hvor stor spenning blir indusert hvis det magnetiske feltet B= 5.0 [T] og farten til ledningen er 10.0 [m/s]. Lengden av ledningen som beveger seg i magnetfeltet er 30,0 [cm].
g„
1111 , 11#• ,..,
.11
Beskriv hvordan en NPN transistor virker.
2.orden
Du skal finne bølgelengden 2, på et lys. Du sender lyset gjennom et gitter, og får 1 orden et interferensmønster på en skjerm som er plassert 1,0 m bak gitteret. Avstanden orden mellom de to lysmaksima av 1.orden er 36,0 cm. Anta at det brukes et gitter på orden 400 linjer/mm. Hva er bølgelengden på lyset?
Regn ut den magnetiske motstanden i en ringformet, rund
metallkjerne. Anta at jir=500 i metallkjernen. Selve diameteren i metallkjernen er 10 mm, og diameteren i ringen er 250 mm.
Anta at du vikler en ledning N=30 ganger rundt denne
metallkjernen. Du sender en strøm på I= 2,0 A i denne ledningen. Hvor stort B-felt blir det i denne metallkjernen?
Oppgave 3
Hvor mange C atomer er det i et mol C?
Hva er formelvekten for CH3OH (metanol)?
Hvor stor masse har et mol CH3OH (metanol)?
Hvor stor prosentdel 0 (oksygen) er det i CH3OH (metanol)?
Anta at metanol forbrenner. Hvor mye (hvilken masse) CO2blir dannet hvis 2 mol CH3OH (metanol) forbrenner? Gå ut fra denne balanserte reaksjonslikningen:
2 CH3OH + 302 -> 2 CO2 + 4 H20
Anta at du har 1,0 liter metanol som forbrenner, i henhold til reaksjonslikningen over (i forrige punkt). Tettheten til metanol er 0,791 g/cm3. Hvor mye masse CO2 blir dannet? Angi svaret i g.
Gi en beskrivelse av kovalent binding.
VEDLEGG
Q=c.m.At hvor At= t2-tl
Uind = B• 1.v
Lorentz kraften: F = q •(2>• h) + q • Interferensformelen: d. sinOn= n •X
ic = C —du dt
Reluktans: R.= R = PrifoA
hvor to = 4.7c.10-7H/m, 1er lengden, A er arealet ogi„tr er relativ permeabilitet
Areal av en sirkel : 7c•r2 Omkrets av en sirkel: 2.7c•r
Magnetomotorisk spenning eller magnetomotorisk kraft: Fm=1\1-I Magnetisk fluks: q = P""
Rff,
Magnetisk flukstetthet: B =
NA= 6,022 • 1023:Avogadros tall
q <
q = q >
1 2
H He
1.00794 1.00794 4.002602
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be BCNO FNe
6.941 9.012182 10.811 12.0107 14.00674 15.9994 18.998403 20.1797
11 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg Al Si P S Cl Ar
22.989770 24.3050 26.981538 28.0855 30.973761 32.066 35.4527 39.948
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
39.0983 40.078 44.955910 47.867 50.9415 51.9961 54.938049 55.845 58.933200 58.6934 63.546 65.39 69.723 72.61 74.92160 78.96 79.904 83.80
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
85.4678 87.62 88.90585 91.224 92.90638 95.94 (98) 101.07 102.90550 106.42 107.8682 112.411 114.818 118.710 121.760 127.60 126.90447 131.29
55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
132.90545
Cs
87
Fr
(223)
137.327
Ba
88
Ra
(226)
138.9055
La
89
Ac
(227)
178.49
Hf
104
Rf
(261)
Ta
180.9479 105
Db
(262)
W
183.84 106
Sg
(263)
Re
186.207 107
Bh
(262)
Os
190.23 108
Hs
(265)
Ir
192.217 109
Mt
(266)
Pt
195.078 110 (269)
Au
196.96655 111 (272)
Hg
200.59 112 (277)
TI
204.3833
Pb
207.2 114 (289) (287)
208.98038
Bi Po
(209) 116 (289)
At
(210)
Rn
(222) 118 (293)
58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dv Ho Er Tm Yb Lu
140.116 140.90765 144.24 (145) 150.36 151.964 157.25 158.92534 162.50 164.93032 167.26 168.93421 173.04 174.967
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
232.0381 231.03588 238.0289 (237) (244) (243) (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (262)
Periodic
Table of the elements,
with atomic number,
element
symbol
and average
atomic mass
