ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Σχετικά έγγραφα
ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

Ασκήσεις 2 ου Κεφαλαίου, Νόμος του Gauss

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης 2/4/2018

Πρόβλημα 4.9.

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ, Αγωγοί Διηλεκτρικά. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης Ζωγράφου 27.3.

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ Ι 10. Η μέθοδος των ειδώλων

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΟΜΟΣ Ι ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1

Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Πολυτεχνική Σχολή Πανεπιστήμιο Κύπρου

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ-ΙΟΥΝΙΟΣ 2011

ΦΥΕ14 - ΕΡΓΑΣΙΑ 6 Προθεσμία αποστολής: 4/7/2006

ΘΕΜΑ 1. Ονοματεπώνυμο. Τμήμα

Κεφάλαιο 22 Νόµος του Gauss. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ TMHMA ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΟΥΝΙΟΣ 2014

ΦΥΕ 14 6η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι ϐαθµολογικά ισοδύναµες)

Ορίζοντας την δυναμική ενέργεια σαν: Για μετακίνηση του φορτίου ανάμεσα στις πλάκες: Ηλεκτρικό Δυναμικό 1

Εφαρμογές Νόμος Gauss, Ηλεκτρικά πεδία. Ιωάννης Γκιάλας 7 Μαρτίου 2014

Πυκνότητα φορτίου. dq dv. Μικρή Περιοχή. φορτίου. Χωρική ρ Q V. Επιφανειακή σ. dq da Γραµµική λ Q A. σ = dq dl. Q l. Γ.

Φυσική για Μηχανικούς

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΑΝΩΤΑΤΟ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟΥ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ

Ασκήσεις 6 ου Κεφαλαίου

Εξίσωση Laplace Θεωρήματα Μοναδικότητας

ΑΝΩΤΑΤΟ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΠΡΟΣΩΠΙΚΟΥ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ

ΦΥΣΙΚΗ ΙΙΙ. Ενότητα: Ηλεκτροστατική ΜΑΪΝΤΑΣ ΞΑΝΘΟΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS ΚΕΦ.. 23

ΕΡΓΑΣΙΑ 6. Ημερομηνία Παράδοσης: 29/6/09

ΘΕΜΑ 1 2 Ι =Ι. ομοιόμορφα στη διατομή του αγωγού θα ισχύει: = 2. Επομένως Β = μbοb r / 2παP P, για r α. I π r r

8η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1 Ασκήσεις 8 ου Κεφαλαίου

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Ενότητα 2: Ο νόμος του Gauss. Αν. Καθηγητής Πουλάκης Νικόλαος ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε.

Φυσική για Μηχανικούς

Μαγνητικά Πεδία σε Σύγχρονες Μηχανές. 3.1 Μαγνητικά πεδία σε μηχανές με ομοιόμορφο διάκενο.

ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ και ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ (ΚΕΦ 24)

Φυσική για Μηχανικούς

ΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ και ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΑ

(α) 1. (β) Το σύστημα βρίσκεται υπό διαφορά δυναμικού 12 V: U ολ = 1 2 C ολ(δv) 2 = J.

1η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1. Λύσεις Ασκήσεων 1 ου Κεφαλαίου

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ Μετατροπή από καρτεσιανό σε κυλινδρικό σύστηµα Απειροστές ποσότητες... 7

Δομή Διάλεξης. Ορισμός Ηλεκτρικού Δυναμικού και συσχέτιση με το Ηλεκτρικό Πεδίο

Γ ΚΥΚΛΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΟ Προτεινόμενα Θέματα Β Λυκείου Μάρτιος Φυσική ΘΕΜΑ A

Πρόβλημα 7.1. την πρώτη, ένα R όταν συγκλίνει στην δεύτερη). Επομένως

πάχος 0 πλάτος 2a μήκος

Το ηλεκτρικό ρεύμα. και. πηγές του. Μια διαδρομή σε μονοπάτια. Φυσικής Χημείας. Επιμέλεια: Διονύσης Μάργαρης

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Ηλεκτρική Μετατόπιση- Γραμμικά Διηλεκτρικά

1η ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ. Ηλεκτρικά πεδία

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Hλεκτρικό. Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

1η ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ. Ηλεκτρικά φορτία, ηλεκτρικές δυνάμεις και πεδία

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει:

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Φυσική για Μηχανικούς

Κεφάλαιο Η2. Ο νόµος του Gauss

Φυσική για Μηχανικούς

Φυσική για Μηχανικούς

Α) Η επιφάνεια Gauss έχει ακτίνα r μεγαλύτερη ή ίση της ακτίνας του κελύφους, r α.

Φυσική για Μηχανικούς

Νόμος Ampere- Διανυσματικό Δυναμικό

Φυσική για Μηχανικούς

2. Δυναμικό και χωρητικότητα αγωγού.

Φυσική για Μηχανικούς

Κεφάλαιο 21 Ηλεκτρικά Φορτία και Ηλεκτρικά Πεδία. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

3 + O. 1 + r r 0. 0r 3 cos 2 θ 1. r r0 M 0 R 4

ΦΥΣΙΚΗ ΙΙΙ. Ενότητα: Μαγνητοστατική ΜΑΪΝΤΑΣ ΞΑΝΘΟΣ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ και ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΕΡΩΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ-ΟΠΤΙΚΗ, ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ-ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΠΕΡΙΟ ΟΥ ΙΟΥΝΙΟΥ

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΑ

ΘΕΜΑ 1ο Στις ερωτήσεις 1.1, 1.2 και 1.3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ

Δομή Διάλεξης. Εύρεση επαγόμενων επιφανειακών φορτίων. Εύρεση δύναμης που ασκείται στο πραγματικό φορτίο και αποθηκευμένης ηλεκτροστατικής ενέργειας.

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ

1. Νόμος του Faraday Ορισμός της μαγνητικής ροής στην γενική περίπτωση τυχαίου μαγνητικού πεδίου και επιφάνειας:

Ηλεκτρομαγνητισμός. Αυτεπαγωγή. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Φυσική για Μηχανικούς

Λύση Εξίσωσης Laplace: Χωρισμός Μεταβλητών

4η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1. Ασκήσεις 4 ου Κεφαλαίου

+ cos(45 ) i + sin(45 ) j + cos(45 ) i sin(45 ) j +

R 1. e 2r V = Gauss E + 1 R 2

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ

ΔΙΑΛΕΞΗ 2 Νόμος Gauss, κίνηση σε ηλεκτρικό πεδίο. Ι. Γκιάλας Χίος, 28 Φεβρουαρίου 2014

Φυσική για Μηχανικούς

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Physics by Chris Simopoulos

ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ

Transcript:

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ, ΗΛΕΚΤΡΟΟΠΤΙΚΗΣ & ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Καθ. Η. Ν. Γλύτσης, Tηλ.: 210-7722479 - e-mail: eglytsis@central.ntua.gr - www: http://users.ntua.gr/eglytsis/ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ A (Τμήμα Ρ-Ω) ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Νο. 2 Ασκήσεις για εξάσκηση: No. 1,2,3,4,5,6,7 Ασκήσεις για παράδοση: No. 8,9,10 Ημερομηνία Παράδοσης: 27 Απριλίου 2017 Άσκηση 1 (από το βιβλίο Τσαλαμέγκα-Ρουμελιώτη): Αγώγιμη πλάκα (άπειρης έκτασης στο επίπεδο y) πάχους h, φαίνεται σε τομή στο επίπεδο xy. Το υλικό της είναι ομογενές με επιτρεπτότητα ε και ειδική αγωγιμότητα σ. Έξω από την πλάκα υπάρχει ομογενές διηλεκτρικό υλικό με επιτρεπτότητα ε και μηδενική ειδική αγωγιμότητα. Την χρονική στιγμή t = 0 υπάρχουν επιφανειακά φορτία με σταθερές πυκνότητες σ 0 (t=0)=σ 0 (0) και σ h (t=0)=σ h (0), τοποθετημένα στις επίπεδες επιφάνειες με x = 0 και x= h, αντίστοιχα, της αγώγιμης πλάκας, καθώς και το χωρικό φορτίο με πυκνότητα ρ(x,t=0)=ρ(x,0)=ρ 0 (x/h), τοποθετημένο στο εσωτερικό της πλάκας (0 < x < h). (α) Να βρεθούν οι πυκνότητες των ηλεκτρικών φορτίων σ 0 (t), ρ(x,t), και σ h (t) για t 0 καθώς και η πυκνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο εσωτερικό της πλάκας για t 0. (β) Η κατανομή των φορτίων για 0 x h, η πυκνότητα ρεύματος και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου (για 0 < x < h) στη μόνιμη κατάσταση t. Άσκηση 2: Σφαιρικό κέλυφος ακτίνας a έχει απειροστό πάχος και επιφανειακό φορτίο με σταθερή επιφανειακή πυκνότητα σ. Στο κέντρο του σφαιρικού κελύφους υπάρχει σημειακό φορτίο q. Το σφαιρικό κέλυφος περικλείεται από ένα μεγαλύτερο ομόκεντρο σφαιρικό κέλυφος με εσωτερική ακτίνα b και εξωτερική ακτίνα c το οποίο φέρει χωρική πυκνότητα ηλεκτρικού φορτίου ρ(r) = A/r 2 όπου Α μιά γνωστή σταθερά και r η ακτινική απόσταση από το κέντρο της σφαιρικής διαταξης. Η επιτρεπτότητα του χώρου είναι παντού ε 0 εκτός από το διάκενο μεταξύ των δύο κελύφων όπου είναι ε. Να βρεθεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου παντού στο χώρο και να επαληθευθούν οι οριακές συνθήκες όπου χρειάζονται. ε 0 ε q σ a b c

Άσκηση 3: Κύλινδρος απείρου μήκους με κέντρο τον άξονα, ακτίνας a, φέρει ομοιόμορφα κατανεμημένο ηλεκτρικό φορτίο με σταθερή χωρική πυκνότητα ρ 0. Κατά μήκος του άξονος του κυλίνδρου και με κέντρο το σημείο (x 0,y 0 ) υπάρχει μια κυλινδρική οπή απείρου μήκους στην οποία δεν υπάρχει κανένα ηλεκτρικό φορτίο πλην του κέντρου της όπου υπάρχει μια σταθερή γραμμική πυκνότητα φορτίου λ 0 και αυτή παράλληλη με τον άξονα. Η οπή αυτή έχει ακτίνα b. Η επιτρεπτότητα παντού στο χώρο είναι ε 0. (α) Να βρεθεί το ηλεκτρικό πεδίο παντού στο χώρο. Να εκφρασθεί το ηλεκτρικό πεδίο στο σύστημα αναφοράς xy [δηλαδή oι συνιστώσες του ηλεκτρικού πεδίου Ε w να εκφραστούν ως E w (x,y,) όπου w = x,y,]. (β) Να προσδιοριστεί η συνθήκη ανάμεσα σε ρ 0 και λ 0 ώστε να μηδενίζεται το ηλεκτρικό πεδίο 2 στα σημεία του επιπέδου Οt τα οποία είναι έξω από τoν κύλινδρο ακτίνας a και για τα οποία r T = k(x 0 + y 2 0 ) 1/2 =kr 0 > a όπου k είναι μια σταθερά. Άσκηση 4: Τμήμα σφαιρικού κελύφους ακτίνας R, απειροστού πάχους φέρει σταθερή επιφανειακή πυκνότητα φορτίου σ όπως φαίνεται στο σχήμα. Το μέγεθος του σφαιρικού κελύφους ορίζεται από την γωνία θ και την ακτίνα R. Να βρεθεί η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο κέντρο Ο της νοητής σφαίρας μέρος της οποίας είναι το σφαιρικό κέλυφος. Να δοθεί το μέτρο της έντασης του ηλεκτρκού πεδίου στο Ο σαν συνάρτηση της γωνίας θ με σταθερά ακτίνα R. Σε αυτό το πρόβλημα να χρησιμοποιήσετε την αρχή της επαλληλίας. σ R θ Άσκηση 5: Πλάκα απείρου έκτασης στο επίπεδο y και πάχους d φέρει ομοιόμορφα κατανεμημένο ηλεκτρικό φορτίο με σταθερή χωρική πυκνότητα ρ 0. Κατά μήκος του άξονος και σε απόσταση y 0 υπάρχει μια κυλινδρική οπή απείρου μήκους στην οποία δεν υπάρχει κανένα ηλεκτρικό φορτίο. Η οπή αυτή έχει ακτίνα a. Στο κέντρο της κυλινδρικής οπής υπάρχει μια σταθερή γραμμική πυκνότητα φορτίου λ 0 και αυτή παράλληλη με τον άξονα. Η επιτρεπτότητα παντού στο χώρο είναι ε 0. (α) Να βρεθεί το ηλεκτρικό πεδίο παντού στο χώρο. Να εκφρασθεί το ηλεκτρικό πεδίο στο σύστημα αναφοράς xy [δηλαδή oι συνιστώσες του ηλεκτρικού πεδίου Ε w να εκφραστούν ως E w (x,y,) όπου w = x, y, ]. (β) Να προσδιοριστεί η συνθήκη ανάμεσα σε ρ 0 και λ 0 ώστε να μηδενίζεται το ηλεκτρικό πεδίο στα σημεία του επιπέδου y τα οποία είναι έξω από την κυλινδρική οπή.

Άσκηση 6: Η κάτωθι κυλινδρική διάταξη αγωγών μπορεί να θεωρηθεί απείρου μήκους. Στον εσωτερικό αγωγό ακτίνας a ρέει ηλεκτρικό ρεύμα προς την διεύθυνση + με χωρική πυκνότητα ρεύματος J a (r T ) = J 0 r 2 T /a 2 î όπου r T η ακτινική απόσταση από τον άξονα των κυλίνδρων και J 0 γνωστή σταθερά. Το ρεύμα επιστρέφει από το εξωτερικό κυλινδρικό κέλυφος εσωτερικής ακτίνας b και εξωτερικής ακτίνας c. Λόγω του επιδερμικού φαινομένου η χωρική πυκνότητα στο κυλινδρικό κέλυφος είναι J b (r T ) = J 1 exp( k r T ) ( î ) όπου k και J 1 σταθερές. Να υπολογισθεί η σταθερά J 1 αν είναι γνωστή η k. Επίσης να υπολογισθεί η ένταση του μαγνητικού πεδίου παντού στο χώρο όπως και η μαγνητική επαγωγή. Η διαπερατότητα είναι παντού μ 0 εκτός από τις περιοχές πού καταλαμβάνονται από τα αγώγιμα υλικά που είναι μ. μ 0 μ 0 J J μ μ a b c Άσκηση 7: Νηματοειδές ρεύμα Ι διαρρέει το θετικό ημιάξονα με φορά προς τα αρνητικά όπως φαίνεται στο σχήμα. Το ρέυμα διοχετεύεται ομοιόμορφα στο αγώγιμο ημισφαιρικό κέλυφος ακτίνας R και κατόπιν στο αγώγιμο απέραντο επίπεδο και πάλι ομοιόμορφα και ακτνικά. (α) Να βρεθεί η ένταση του μαγνητικού πεδίου παντού στο χώρο. (β) Να βρεθούν οι επιφανειακές πυκνότητες ρεύματος τόσο στο ημισφαιρικό κέλυφος όσο και στο απέραντο επίπεδο. Ι

Άσκηση 8: (Αυτή η άσκηση είναι προς παράδοση) [30%] Μια αγώγιμη σφαίρα ακτίνας a με επιτρεπτότητα ε, διαπερατότητα μ 0, και ειδική αγωγιμότητα σ έχει την χρονική στιγμή t = 0 ηλεκτρικό φορτίο Q 0 ομοιόμορφα κατανεμημένο στον όγκο της. Ο υπόλοιπος χώρος έξω από την σφαίρα είναι αέρας με επιτρεπτότητα ε 0 και διαπερατότητα μ 0. (α) [15%] Να βρεθούν σαν συνάρτηση του χρόνου το ηλεκτρικό πεδίο, καθώς και όποιες πυκνότητες φορτίου και ρεύματος υπάρχουν σε όλο τον χώρο. (β) [15%] Να δείξετε (χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις Maxwell) ότι το μαγνητικό πεδίο παραμένει πάντα μηδενικό για κάθε χρονική στιγμή. Άσκηση 9: (Αυτή η άσκηση είναι προς παράδοση) [30%] Δίδεται το κάτωθι σύστημα απέραντων κατανομών (ως προς το επίπεδο y). Ο χώρος έχει παντού επιτρεπτότητα ε 0. Η αριστερή αγώγιμη πλάκα είναι αφόρτιστη ενώ η δεξιά αγώγιμη πλάκα είναι φορτισμένη με φορτίο ανά επιφάνεια q (σε C/m 2 ). Η κεντρική πλάκα έχει χωρικό φορτίο ρ(x) = ρ 0 cos(πx/d) (όπου ρ 0 γνωστή σταθερά). Επίσης υπάρχουν αριστερά και δεξιά οι επιφανειακές πυκνότητες φορτίου σ 1 και σ 2 αντίστοιχα. (α) [20%] Να βρεθούν οι επαγόμενες επιφανειακές πυκνότητες φορτίου πάνω στις επιφάνειες των αγώγιμων πλακών. (β) [10%] Να βρεθεί το ηλεκτρικό πεδίο στο τυχαίο σημείο x μέσα στην κεντρική χωρικά-φορτισμένη πλάκα. Ποιά συνθήκη πρέπει να ικανοποιείται ώστε το ηλεκτρικό πεδίο να είναι μηδενικό στο ± ;

Άσκηση 10: (Αυτή η άσκηση είναι προς παράδοση) [40%] Στην ημικυλινδρική περιοχή r T < a, -π/2 < φ < π/2 (με άπειρο μήκος στην διεύθυνση), υπάρχει χωρική πυκνότητα ηλεκτρικού ρεύματος J = +i x J 0, όπου J 0 είναι γνωστή σταθερά. Επίσης υπάρχουν και τα ακόλουθα (άγνωστα) επιφανειακά ηλεκτρικά ρεύματα: (1) Κ 1 = i φ K 1 (φ), στην ημικυλινδρική επιφάνεια r T = a, -π/2 < φ < π/2, με Κ 1 (φ = 0) = J 0 a και (2) Κ 2 = i y K 2 (y), στην επίπεδη επιφάνεια y a. Άλλα ρεύματα δεν υπάρχουν, ούτε υπάρχουν πουθενά ηλεκτρικά φορτία. Όλος ο χώρος έχει διαπερατότητα μ 0. (α) [20%] Υπολογίστε τις επιφανειακές πυκνότητες ρεύματος K 1 (φ) και K 2 (y) χρησιμοποιώντας κατάλληλα τον νόμο διατήρησης φορτίου. (β) [20%] Να υπολογιστεί παντού το μαγνητικό πεδίο. Μετά να υπολογιστούν και πάλι οι άγνωστες ρευματικές κατανομές χρησιμοποιώντας μόνο το μαγνητικό πεδίο.