ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ-ΙΟΥΝΙΟΣ 2011

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ-ΙΟΥΝΙΟΣ 2011 Κυκλώνουμε τις σωστές απαντήσεις στο παρών φυλλάδιο το άλλο φυλλάδιο είναι πρόχειρο. Κάθε σωστή απάντηση μετρά 0.5 μονάδες ενώ κάθε λάθος -0.1 μονάδες. Δίδεται k=1/(4πε 0 ) ~ 9 10 9 N*m 2 /C 2. 2^(1/2)~1.4. i,j,k είναι τα μοναδιαία διανύσματα κατά την διεύθυνση των θετικών αξόνων των x,y,z αντίστοιχα. Οι απαντήσεις θα αναρτηθούν στο http://users.uoi.gr/spatsour/em/em_exam0611_sol.pdf Διάρκεια εξέτασης 3 ώρες-καλή Επιτυχία!!! Ονοματεπώνυμο: Αριθμός Φοιτητικού Μητρώου: (1) Ομοιόμορφα φορτισμένη ράβδος από αγώγιμο υλικό φέρει συνολικό φορτίο +Q και έχει συνολικό μήκος 2a. Η ράβδος είναι συμμετρικά τοποθετημένη στον άξονα των y (βλέπε σχήμα). Η συνισταμένη ηλεκτρική δύναμη που ασκεί η ράβδος σε σημειακό φορτίο -Q που βρίσκεται στο σημείο P(x,0) στον θετικό άξονα των x έχει φορά κατά τον(τους) άξονα(άξονες): A: +i B: -i,+j C: -i D: +i,+j (2) Σημειακά φορτία +Q,-Q,+Q σχηματίζουν ορθή γωνία όπως φαίνεται στο σχήμα με το φορτίο -Q να απέχει απόσταση 1 m από κάθε φορτίο +Q. Αν είναι Q=1.0 nc το μέτρο της συνισταμένης ηλεκτρικής δύναμης που ασκούν τα φορτία +Q στο σημειακό φορτίο -Q είναι : A: 18.0x10-9 N B: 9.0x10-9 N C: 4.5x10-9 N D: 12.6x10-9 N (3) Σημειακό φορτίο +Q βρίσκεται στο κέντρο δυο ομόκεντρων σφαιρών ακτίνας r1=r και r2=2r. Ο λόγος της ροής του ηλεκτρικού πεδίου που διέρχεται από την σφαίρα ακτίνας r2 προς την

ροή του ηλεκτρικού πεδίου που διέρχεται από την σφαίρα ακτίνας r1 είναι: A: 2 B: 4 C: 1 D: 0.5 (4) Συμπαγής σφαίρα από μονωτικό υλικό ακτίνας R, συνολικού φορτίου +Q και μεταβλητής πυκνότητας φορτίου ρ(r)=ar 2, με A μια θετική σταθερά και r την απόσταση από το κέντρο της σφαίρας. Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίου εντός της σφαίρας (r<r) είναι: A: (Ar 3 )/(5ε 0 ) B: (Ar 2 )/(ε 0 ) C: (Ar 2 )/(4πε 0 ) D: (A)/(4πε 0 r 2 ) (5) Συμπαγής αγώγιμη σφαίρα έχει ακτίνα α και συνολικό φορτίο +2Q. Έστω αγώγιμο σφαιρικό κέλυφος εσωτερικής ακτίνας b και εξωτερικής c το οποίο είναι ομόκεντρο με την σφαίρα και έχει συνολικό φορτίο -Q. Το κέλυφος περικλείει την σφαίρα (c>b>α). Η σφαίρα και το κέλυφος είναι σε ηλεκτροστατική ισορροπία. Το μέτρο του ηλεκτρικού πεδίου εντός τoυ κελύφους (b<r<c) είναι: A: (2kQ)/r 2 B: (kq)/r 2 C: (3kQ)/r 2 D:0 (6) Tο έργο που χρειάζεται για να τοποθετηθούν 3 σημειακά φορτία +Q στις 3 κορυφές ορθογώνιου τριγώνου με κάθετες πλευρές μήκους s είναι: A: (3kQ)/s B: (4kQ 2 )/s 2 C: (4kQ 2 )/s D: (2.7kQ 2 )/s (7) Όταν ανάβουμε το φως στο αμφιθέατρο τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που σχετίζονται με την παραγωγή φωτός προέρχονται από: A: το σύρμα του λαμπτήρα, B: το σύρμα κοντά στον διακόπτη, C: Α και Β, D: από το σώμα μας (8) Το ηλεκτρικό ρεύμα Ι που διέρχεται μέσω αγωγού μεταβάλλεται με τον χρόνο t σαν I=I 0 e -t/τ με I 0 και τ την αρχική τιμή του ρεύματος και μια σταθερά με διαστάσεις χρόνου αντίστοιχα. Το φορτίο που διέρχεται από τον αγωγό συναρτήσει του χρόνου t είναι : A: I 0 τe -t/τ B: I 0 τ(1-e -t/τ ) C: I 0 τ(e -t/τ -1) D: I 0 τe +t/τ (9) Η μαγνητική διαπερατότητα του κενού μ 0 έχει μονάδες: A: (Wb)/(A*m) B: (Wb)/(A*m 2 ) C: (A*m 2 ) /(Wb) D: (A*m)/Wb

(10) Ο αγωγός του σχήματος (συνεχής γραμμή) διαρρέεται από σταθερό ρεύμα I. H ακτίνα του κυκλικού τμήματος είναι R και τα ευθύγραμμα κομμάτια του αγωγού έχουν άπειρο μήκος. Το μέτρο του συνολικού μαγνητικού πεδίου στο κέντρο του κυκλικού τμήματος είναι: A: (μ 0 Ι)/(πR) B: (μ 0 Ι)/(πR) + (μ 0 Ι)/(8R) C: (μ 0 Ι)/(8πR) D: (μ 0 Ι)/(8R) (11) Μακρύς κυλινδρικός αγωγός ακτίνας R διαρρέεται από ρεύμα Ι κατά μήκος του άξονά του. Η επιφανειακή πυκνότητα ρεύματος είναι J=br, με b μια σταθερά και r την ακτινική απόσταση από τον άξονα του κυλίνδρου. Tο μέτρο του μαγνητικού πεδίου στην εξωτερική επιφάνεια του κυλίνδρου (r=r) είναι: A: (μ 0 br 2 )/3 Β: (μ 0 br 3 )/3 C: (2πμ 0 br 3 )/3 D: μ 0 br (12) Δύο ευθύγραμμοι αγωγοί απείρου μήκους διαρρέονται από αντίρροπα σταθερά ρεύματα Ι. Οι αγωγοί είναι παράλληλοι μεταξύ τους και απέχουν απόσταση 2R. Το μέτρο του συνολικού μαγνητικού πεδίου στο μεσοδιάστημα ανάμεσά τους είναι: A: (μ 0 I)/(2πR) B: (μ 0 I)/(πR) C: (μ 0 I)/(4πR) D: 0 (13) Το ημισφαίριο του σχήματος έχει ακτίνα R και βρίσκεται σε χώρο με ομογενές μαγνητικό πεδίο μέτρου B το οποίο είναι κάθετο στην κυκλική διατομή του ημισφαιρίου (επιφάνεια S1) και με φορά προς το εξωτερικό της. Η ροή του μαγνητικού πεδίου που διέρχεται από την παράπλευρη επιφάνεια (S2) του ημικυκλίου είναι: A: BπR 2 B: 0 C:- BπR 2 D: 2πBR 2 (14) Ομογενής δίσκος ακτίνας R από αγώγιμο υλικό περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω γύρω από άξονα που διέρχεται από το κέντρο του και είναι κάθετος στο επίπεδό του. Ο δίσκος βρίσκεται σε χώρο με ομογενές μαγνητικό πεδίο μέτρου B το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο του δίσκου. Η επαγόμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ) στον δίσκο είναι: A:-BRω Β:-BR C: -0.5 ΒR 2 ω D:-0.5BR 2

(15) Θετικό φορτίο κινείται προς τα δεξιά στο επίπεδο της σελίδας όπως φαίνεται στο σχήμα. Η αρχική διεύθυνση που θα εκτραπεί το φορτίο όταν εισέλθει σε χώρο με ομογενές μαγνητικό πεδίο το οποίο είναι κάθετο στο επίπεδο της σελίδας με φορά προς αυτήν (βλέπε σχήμα) είναι: A: στο επίπεδο της σελίδας με φορά προς τα πάνω, Β: στο επίπεδο της σελίδας με φορά προς τα κάτω, C: κάθετα στο επίπεδο της σελίδας με φορά προς αυτήν, D: κάθετα στο επίπεδο της σελίδας με φορά εκτός αυτής (16) Βρόχος από αγώγιμο υλικό σε σχήμα παραλληλογράμμου έχει πλευρές μήκους L και w και κινείται με σταθερή ταχύτητα μέτρου v προς τα δεξιά (δες σχήμα). Η επαγόμενη ΗΕΔ και η φορά της μαγνητικής δύναμης που ασκείται στον βρόχο όταν μπαίνει σε χώρο με ομογενές μαγνητικό πεδίο μέτρου Β που είναι κάθετο στο επίπεδο της σελίδας και με φορά προς αυτό είναι: A: -vbw, προς τα δεξιά B: -vbw, προς τα αριστερά C: -vbl, προς τα αριστερά D: -vbl, προς τα δεξιά (17) Η μονάδα της μαγνητικής ροής στο διεθνές σύστημα είναι το Wb (Weber). Οι μονάδες της είναι : A: Tesla/m 2 B: Tesla m 2 C: Tesla cm 2 D: Tesla/cm 2 (18) Μαγνητικό πεδίο (σε Τ) μεταβάλλεται με τον χρόνο σαν B=2t 2 +1.0, με t τον χρόνο σε s. Αγώγιμος βρόχος σχήματος τετραγώνου που η κάθε πλευρά του d (σε m) μεταβάλλεται με τον χρόνο σαν d=2t. Το μαγνητικό πεδίο είναι κάθετο στο επίπεδο του βρόχου. Η επαγόμενη ΗΕΔ (απόλυτη τιμή) στον τετραγωνικό βρόχο όταν t=1 s είναι: A: 16 V B: 24 V C: 40 V D: 12 V (19) Θετικό φορτίο +q κινείται με ταχύτητα v=aι+bj σε χώρο με μαγνητικό πεδίο B=ck, με a,b,c σταθερές. Η μαγνητική δύναμη που ασκείται στο φορτίο είναι: A: q(bci+acj) B: q(bci-acj) C: -q(bci+acj) D: q(-bci-+acj) (20) Μια ομάδα από όμοιους πυκνωτές συνδέεται πρώτα σε σειρά και μετά παράλληλα. Η ισοδύναμη χωρητικότητα για παράλληλη σύνδεση είναι 100 φορές αυτής για σύνδεση σε σειρά. Ο αριθμός των πυκνωτών είναι: A: 100 B:10 C:1000 D:20