1 ELECTROSTATICA: Recht toe, recht aan

Vergelijkbare documenten
Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 20 juni :00-12:00. Leg je collegekaart aan de rechterkant van de tafel.

Tentamen Elektromagnetisme 1 (NS-103B)

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Hertentamen Elektromagnetisme: Theorie (NS-107B)

Tentamen Fysica: Elektriciteit en Magnetisme (MNW en SBI)

. Vermeld je naam op elke pagina.

Tentamen. Elektriciteit en Magnetisme 1. Woensdag 22 juni :00-12:00. Schrijf op elk vel uw naam en studentnummer. Schrijf leesbaar.

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Technische Natuurkunde Examen Elektromagnetisme 3 (3NC30) donderdag 5 juli 2012 van 14u00-17u00

Tentamen Fysica: Elektriciteit en Magnetisme (MNW)

Uitwerkingen toets emv

Elektromagnetische veldtheorie (121007) Proeftentamen

Hoofdstuk 23 Electrische Potentiaal. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

1. Langere vraag over de theorie

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Technische Natuurkunde Examen Elektromagnetisme 3 (3NC30) donderdag 30 juni 2011 van 14u00-17u00

Schriftelijk examen: theorie en oefeningen Fysica: elektromagnetisme

Langere vraag over de theorie

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (3D020)

Langere vraag over de theorie

Studiewijzer. de colleges in vogelvlucht

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Langere vraag over de theorie

I A (papier in) 10cm 10 cm X

Chapter 28 Bronnen van Magnetische Velden. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (3D020)

Faculteit Biomedische Technologie. 28 januari 2016, 18:00-21:00 uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Technische Natuurkunde Examen Elektromagnetisme 3 (3NC30) donderdag 14 april 2011 van 9u00-12u00

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Tentamen Elektromagnetisme (NS-103B)

Hoofdstuk 22 De Wet van Gauss

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (3D020)

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2018 TOETS 1

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME

Tentamen E&M 25 Juni 2012

Deeltoets II E&M & juni 2016 Velden en elektromagnetisme

Oefeningenexamen Fysica 2 1ste zit

Tentamen E&M 13-mei-2004

Schriftelijk examen 2e Ba Biologie Fysica: elektromagnetisme

Hoofdstuk 24 Condensatoren, Diëlektrika, Electrische Energie Opslag. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Opgave 1. Voor de grootte van de magnetische veldsterkte in de spoel geldt: = l

1. Langere vraag over de theorie

3.3.2 Moment op een rechthoekige winding in een magnetisch. veld... 10

Schriftelijk examen: theorie en oefeningen Fysica: elektromagnetisme

Langere vraag over de theorie

Faculteit Biomedische Technologie. 5 november 2015, 9:00-12:00 uur

Schriftelijk examen: theorie en oefeningen Fysica: elektromagnetisme

Faculteit Biomedische Technologie. 9 april 2018, 18:00-21:00 uur

1 Opgaven Elektro-Statica

We willen dat de magnetische inductie in het punt K gelijk aan rul zou worden. Daartoe moet men door de draad AB een stroom sturen die gelijk is aan

Vak: Elektromagnetisme ELK Docent: ir. P.den Ouden nov 2005

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2015 theorietoets deel 1

VLAKKE PLAATCONDENSATOR

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2017 TOETS APRIL :00 12:45 uur

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2016 TOETS APRIL :15 12:15 uur

1. Langere vraag over de theorie

NATUURKUNDE KLAS 5. PROEFWERK H8 JUNI 2010 Gebruik eigen rekenmachine en BINAS toegestaan. Totaal 29 p

Vectoranalyse voor TG

7 College 01/12: Electrische velden, Wet van Gauss

1. Weten wat potentiaal en potentiaalverschil is 2. Weten wat capaciteit en condensator is 3. Kunnen berekenen van een vervangingscapaciteit

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 6 juli 2012, uur

Hoofdstuk 29 Electromagnetische Inductie en de wet van Faraday. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Hoofdstuk 27 Magnetisme. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2014 theorietoets deel 1

Vectoranalyse voor TG

Verzameling oud-examenvragen

XXX INTERNATIONALE NATUURKUNDE OLYMPIADE PADUA, ITALIË THEORIE-TOETS

B da =0, E =0, H = J vrij. N max = pe =( C m)(10 5 N/C) = N m. (4) U min = pe = N m= J. (5)

Tentamen Quantum Mechanica 2

8 College 08/12: Magnetische velden, Wet van Ampere

Hoofdstuk 13 Magnetische velden. Gemaakt als toevoeging op methode Natuurkunde Overal

OOFDSTUK 8 9/1/2009. Deze toets bestaat uit 3 opgaven (31 punten). Gebruik eigen grafische rekenmachine en BINAS toegestaan. Veel succes!

3. Beschouw een zeer goede thermische geleider ( k ) in de vorm van een cilinder met lengte L en straal a

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB65. 5 juli 2013, uur

Elektro-magnetisme Q B Q A

NATUURKUNDE 8 29/04/2011 KLAS 5 INHAALPROEFWERK HOOFDSTUK

TWEEDE RONDE NATUURKUNDE OLYMPIADE 2012 TOETS APRIL uur

Repetitie magnetisme voor 3HAVO (opgavenblad met waar/niet waar vragen)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN FACULTEIT WERKTUIGBOUWKUNDE DIVISIE COMPUTATIONAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS

Docenten Rooster Electromagnetische Veldtheorie

Inhoudsopgave. 0.1 Netwerkmodel voor passieve geleiding langs een zenuwcel.. 2

Tentamen Inleiding Meten en Modelleren Vakcode 8C120 7 april 2010, uur. Het gebruik van een (grafische) rekenmachine is toegestaan.

TENTAMEN ELEKTROMAGNETISME (8N010)

Aanwijzingen bij vraagstukken distributies

B da =0, Q vrijomsloten, E = ρ vrij. , B =0, E =0, B = µ 0 J vrij. D = ρ vrij, B =0, E =0, H = J vrij. qq r 2 =( N m 2 /C 2 ) (1.

QUANTUM FYSICA 1 3NB50. donderdag 28 oktober uur. Dit tentamen omvat 2 opgaven.

Niet meer dan drie tetraëders in één kubus

Technische Universiteit Eindhoven Tentamen Thermische Fysica II 3NB augustus 2011, uur

Theory DutchBE (Belgium) Niet-lineaire dynamica in elektrische schakelingen (10 punten)

o a. onveranderd blijven o b. verdubbelen tot -360 kv. o c. stijgen tot een waarde van OV. o d. positief worden tot een waarde van 720 kv.

Toets 1 IEEE, Modules 1 en 2, Versie 1

Tentamen ELEKTRISCHE OMZETTINGEN (et2 040)

Eindronde Natuurkunde Olympiade 2018 theorietoets deel 1

Vraagstukken Elektriciteit en Magnetisme

Antwoorden Eindtoets 8NC00 12 april 2017

TENTAMEN DYNAMICA (140302) 29 januari 2010, 9:00-12:30

Impedantie V I V R R Z R

, met ω de hoekfrequentie en

Math D2 Gauss (Wiskunde leerlijn TOM) Deelnemende Modules: /FMHT/ / A. Oefententamen #2 Uitwerking

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN. Eindtoets Experimentele Fysica 1 (3A1X1) - Deel 2. 6 november 2015 van 10:00 12:00 uur

Transcriptie:

1 ELECTROSTATICA: Recht toe, recht aan We beschouwen eerst een oneindig lange lijnlading met uniforme ladingsdichtheid λ, langs de z-as van ons coördinatenstelsel. 1a Gebruik de wet van Gauss en beredeneer dat het elektrische veld buiten de draad alleen een component in de radiële richting heeft, die in grootte afvalt met 1/r, waarbij r de afstand tot de draad is (in cilindrische coördinaten). 1b Laat zien dat voor deze situatie voor r>0 aan de uitdrukking voor de rotatie van het E-veld wordt voldaan: E = 0 Vervolgens beschouwen we een draad met uniforme lijnlading (ladingsdichtheid λ) met eindige lengte l, met midden op de oorsprong, langs de z-as. We willen het elektrische veld bepalen in een punt P buiten de draad met x=0, y=0, z=d. z= l/ λ z=d 1c Waarom is het nu niet mogelijk om eenvoudig m.b.v. de wet van Gauss het electrische veld te bepalen 1d Geef een uitdrukking (een integraal) voor het electrische veld in punt P. Voer de integraal vervolgens uit en laat zien dat voor het E-veld geldt: λ 1 1 E = zˆ 4 πε d l/ d + l/ 0 1e Bereken de potentiaal V in punt P. Laat zien dat als je uitgaat van de uitdrukking voor V je inderdaad de uitdrukking voor het E-veld terugvindt. x y z=+l/ P(0,0,d) z

ELECTROSTATICA: de Condensator Beschouw de (vierkante) vlakke plaat condensator van de figuur hieronder. De oppervlakte van elke plaat is A. De lading op de ene plaat is +Q en de lading op de andere plaat is Q. Deze ladingen verdelen zich uniform over het plaatoppervlak (de platen zelf mogen oneindig dun verondersteld worden). De afstand tussen de platen is d<< A. In de ruimte tussen de platen bevindt zich een αd dik (0<α<1) diëlektricum met diëlektrische constante K e 1+χ e (d.w.z. permittiviteit ε K e ε 0 ). De ruimte buiten dit diëlektricum is vacuüm d.w.z. heeft een permittiviteit ε 0. Voor deze opgave mag je rand effecten verwaarlozen. d vacu üm vacu üm lading +Q oppervlakte A diëlektricum K e 1+χ e lading Q 1.. 3. αd a Geef kwalitatief duidelijk aan waar de vrije ladingen zitten. Gebruik het grafisch antwoordenblad. b Geef kwalitatief duidelijk aan waar de gebonden ladingen zitten. Gebruik het grafisch antwoordenblad. c Laat zien dat het elektrische veld E in de gebieden 1.,. en 3. (zie figuur) in grootte gelijk zijn aan: Q Q Q E1=, E =, E3= ε0a ε A ε0a Aanwijzing: bereken eerst het veld van de lege condensator m.b.v. de wet van Gauss d Bepaal het potentiaal verschil V tussen de twee platen. e Bepaal de capaciteit C van deze condensator. f Bepaal de energie U opgeslagen in deze condensator.

MAGNETOSTATICA: Spoellaria. a) In onderstaande figuur is een spoel met vijf windingen geschetst. Dichtbij de stroomvoerende draad is het magnetische veld, B, gelijk aan dat van een oneindig lange rechte draad (zoals geschetst voor 1 winding). Schets het volledige magnetische veld op dezelfde figuur van het antwoordenblad. Verklaar kwalitatief waarom het veld binnen de spoel zoveel sterker is dan buiten de spoel. Stroom komt het papier uit bij het symbool (boven) en gaat het papier in bij het symbool (onder). b) Beschouw nu een oneindig lange ideale spoel met n windingen per meter, straal R en stroom I. Deze opstelling is cylinder symmetrisch (zas parallel aan de as van de spoel) en je mag veronderstellen dat het magnetische veld buiten de spoel (r>r) gelijk nul is. b1. Geef aan hoe je met behulp van de Wet van Ampère de z- component van het magnetische veld bepaalt (geef gekozen Ampère lusje duidelijk aan op antwoordenblad!). Laat zien dat het magnetisch veld overal binnen de spoel gelijk is aan: µ 0 ni. b. Geef aan hoe je met behulp van de Wet van Ampère de ϕ- component van het magnetische veld bepaalt (geef gekozen Ampère lusje duidelijk aan op antwoordenblad!). Laat zien dat deze overal binnen de spoel gelijk is aan nul.

I Z=+L/ Z= L/ z d z=d z-as R dz y-as c) Beschouw nu een realistische spoel met N windingen, lengte L, stroom I en straal R. Het magnetische veld op de symmetrie as in een punt met z=d (zie de figuur hierboven voor de geometrie en de gebruikte coördinaten) kan verkregen worden door de spoel te beschouwen als een stapeling van nagenoeg cirkelvormige stroomlussen. Voor een enkele stroomlus hebben wij het magnetische veld op de symmetrie as (hier de z-as) berekend tijdens het college (s is afstand op de z-as tot centrum stroomlus): c1. Geef de bijdrage db aan het magnetische veld in het punt z=d ten gevolge van het stukje spoel met dikte dz op afstand z van de oorsprong. Dit alles is aangegeven in de figuur. Let wel: alle magnetische veld componenten hebben slechts een z-component. Hint: bepaal de stroom die in het gearceerde stukje met dikte dz (zie figuur) loopt en bepaal de afstand langs de z-as tot het punt met z=d van het gearceerde stukje. Verwerk de gevonden gegevens in de gegeven uitdrukking voor z-component magnetische veld van een enkele cirkelvormige stroomlus. c. Integreer de zojuist gevonden uitdrukking tussen z= L/ en z=+l/ om te laten zien dat het magnetische veld van deze spoel overal op de z-as gelijk is aan (d is afstand tot de oorsprong): µ IN + = R L d L d B z ( d ) 0 + L R + ( L + d ) R + ( L d ) Gebruik: ( B z ( s ) = m I 3 ( ) R + 1 x 3/ dx = a + x ) a a + R 0 x s

MAGNETOSTATICA, vervolg d) Schets het verloop van het magnetische veld in een punt op de z-as als functie van de afstand d tot de oorsprong in de figuur op het antwoordenblad. Wat vind je voor het magnetische veld in het punt z=d in de limiet L» R en d«l (ideale spoel) Is dat verbazingwekkend e) Tenslotte beschouwen we nogmaals een oneindig lange spoel met straal R en stroom I en n windingen per meter. Je mag veronderstellen dat de opstelling cilinder symmetrisch is. Laat zien dat buiten de spoel (r>r) de azimuthale component van het magnetische veld gelijk is aan: µ I r) = πr Hint: kies een geschikt gekozen Ampère lusje waarin B ϕ voor r>r voorkomt. B ϕ ( 0 Verklaar waarom de azimuthale component van het magnetische veld buiten een spoel (r>r) gelijk is aan de azimuthale component van het magnetische veld buiten een oneindig lange rechte stroomdraad met stroom I.

Grafisch antwoordenblad a b c B/B ideaal 1.0 0.5 L/ 0 +L/ d