Opracowane pytania na zaliczenie

Równanie Maxwella:
-Prawo indukcji elektromagnetycznej Faradaya:
ń
Zmienne w czasie pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne.
!"
ę
-Prawo Ampare'a rozszerzone przez Maxell'a:
#$ % #&
#' % #&
(
ń
(
'
ł
ą
!ą
Przepływający prąd oraz zmienne pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne.
-Prawo Gaussa dla elektryczności:
&
&
*
)
*
ł
ł
Ładunki są źródłem pola elektrycznego.
ą
-Prawo Gaussa dla magnetyzmu:
0
.
Prawo zachowania ładunku i jego interpretacja fizyczna:
/012
,
0
)
Pole magnetyczne jest bezźródłowe.
+
*
'
Prąd wypływający z otoczenia V przez jego brzeg związany jest ze zmianą ładunku zawartego wewnątrz tego
obszaru.
Podać definicję natężenia pola elektrycznego E i indukcji magnetycznej B:
3
*
34 *56
7
834 8
8 8
*|6| 56 , 7
Wyjaśnij na czym polega zjawisko polaryzacji materii pod wpływem pola elektrycznego. Podaj definicję
wektora polaryzacji P:
;
/< =>
?
1
W wyniku polaryzacji powstaje wewnętrzne pole elektryczne, które częściowo równoważy przyłożone pole
zewnętrzne.
Wyjaśnij na czym polega zjawisko magnesowania materii pod wpływem pola magnetycznego. Podaj
definicję wektora magnetyzacji:
∑ #
@
/1=>
6
Proces magnetyzacji polega na uporządkowaniu domen magnetycznych.
Podaj definicję i sposób strzałkowania strumienia magnetycznego:
.
)
Podaj definicję i interpretację fizyczną skalarnego potencjału elektromagnetycznego V. Omów
zagadnienie jednoznaczności definicji i zastosowanie potencjału:
B0C, , 2
Ta definicja jest niejednoznaczna, bo jest nieskończenie wiele funkcji V(x,y,z), które różnią się o stałą, których
gradient = E. Żeby potencjał był jednoznaczny należy przyjąć punkt odniesienia, w którym potencjał V(x,y,z)=0.
0B0C, , 2 % 2
B0C, , 2
Jakie równanie spełnia potencjał V w ośrodku jednorodnym:
Potencjał w dowolny punkcie dla środowiska jednorodnego
D
D
B
B
D
B 0=
% D%
D
C
D
B
D
0
Jaki jest związek natężenia pola elektrycznego E i napięcia u:
d - odległość między okładkami kondensatora
E
.
E
Napisz równania pola przepływowego w postaci różniczkowej:
0
6' 0
' F
Jaki wzór określa gęstość przestrzenną mocy zamienianej na ciepło w przewodniku:
?
/1=> 1
p - gęstość objętościowa mocy przetwarzanej na ciepło, charakteryzująca rozkład przestrzenny tej wielkości.
'D
F
F
D
'
J -gęstość prądu, γ - konduktywność środowiska, E - natężenie pola elektrycznego
Podaj definicję strumienia skojarzonego oraz indukcyjności własnej i wzajemnej:
-Strumień skojarzony:
G
H %. . . % J
Φ- strumień pola magnetycznego przenikający powierzchnię ograniczoną krzywą, stanowiąc oś przewodu
tworzącego zwój o wektorze k.
-Indukcyjność własna:
G
KLM
"
Ψ - strumień skojarzony, wzbudzany przez prąd
Wielkość charakteryzująca dany układ elektryczny pod względem zjawiska samoindukcji.
-Indukcyjność wzajemna:
GHD
@HD
H
Wielkość charakteryzująca układ dwóch obwodów elektrycznych posiadający wspólny strumień pola
magnetycznego wytwarzany przez prąd płynący w obwodzie (tzw. strumień skojarzony).
Podaj definicję wektorowego potencjału magnetycznego A. Jakie musi mieć właściwości pole, w którym
można określić potencjał wektorowy?
N
Magnetyczny potencjał wektorowy A jest trójwymiarowym polem wektorowym którego rotacja jest polem
magnetycznym.
6 0
0
Przedstaw wzór wyrażający prawo Biota-Savarta dla prądu w cienkim przewodzie. Wyjaśnij sens symboli
użytych we wzorze na rysunkuL
#
C0
Q2
0 2
.
R
4P S |
Q|
Przedstaw definicję i interpretację fizyczną wektora Poyntinga. Określ jak zależy wektor Poyntinga od
wektorów opisujących pole elektromagnetyczne.
VW
,
Y DZ
T4=> V, V
X
TU=>
Wektor Poyntinga jest to gęstość powierzchniowa przepływu mocy pola elektromagnetycznego.
;?
[
/
PP - moc przenikająca powierzchnię s.
Jakie prawa fizyczne powodują istnienie zjawiska indukcji elektromagnetycznej:
Wskutek zmian strumienia magnetycznego w obwodzie lub między jego końcami wzbudzana jest SEM.
Podaj wzór definicyjny siły elektromotorycznej indukcji wynikającej z działania składnika
magnetycznego siły Lorentza. Jaka jest interpretacja fizyczna siły elektromotorycznej? Jak określamy
strzałkę SEM?
2
.06
S
\
]
Strzałki siły elektromotorycznej EB i strumień Φ są ze sobą powiązane regułą śruby prawoskrętnej.
SEM czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznym równy energii elektrycznej uzyskanej
przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku
do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek.
Podaj definicję siły elektromotorycznej indukcji magnetycznej wynikającej z działania wirowego pola
elektrycznego. Jaka jest interpretacja fizyczna siły elektromotorycznej indukcji? Jak określamy strzałkę
SEM?
.
S
^
KBM
EW - wartość pola elektrycznego wzbudzanego zmianami pola magnetycznego.
SEM indukcji magnetycznej wynikająca z działania wirowego pola elektrycznego jaka zostaje wytworzona w
przewodniku znajdującym się w zmieniającym się w czasie polu magnetycznym którego oś leży na
zorientowanej krzywej l.
Wyjaśnij pojęcie fali. Co nazywamy falą płaską, cylindryczną i sferyczną? Jakie fale nazywamy
poprzecznymi TEM, TE, TM?
Fala – zaburzenie rozprzestrzeniające się w ośrodku lub przestrzeni.
Fale płaska - powierzchnie falowe są płaszczyznami.
Fala sferyczna - powierzchnie falowe są współśrodkowymi sferami
Fala cylindryczna - powierzchnie falowe są współśrodkowymi walcami
TEM natężenie pola elektrycznego E i indukcja magnetyczna H są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się
fali.
Jaką postać mają wzory opisujące falę płaską, poruszającą się z prędkością v w kierunku osi z?
Uwzględnij składniki w obu kierunkach:
1 D
D
0
BD D
`.
a.
0
0 %6 2
0 , 2
6 2%
`. 0
6 2 b
c
ą
a. 0
%6 2 b
c
ą
ł
Pole wzbudzane przez dipol Hertza w strefie dalekiej określają wzory. Jakie właściwości ma pole
elektromagnetyczne w wymienionym obszarze:
W strefie dalekiej ma charakter fali kulistej pomnożonej przez sin, a w strefie bliskiej ma charakter fali płaskiej.
Wszystkie składowe pola elektromagnetycznego, podobnie jak w przypadku strefy bliskiej, zależą od kąta
azymutalnego.
Podać treść twierdzenia Poyntinga w postaci czasowej. Wyjaśnij sens fizyczny poszczególnych
składników:
W
. 5 '/^ 7 B
d
dW/dt - moc wykonana nad ładunkiem w polu elektromagnetycznym, która jest zmiana energii mechanicznej na
jednostkę czasu, w którym ta zmiana nastąpiła.
Zapisać układ równań Maxwella dla wektorów zespolonych:
6e f/
!g
6
0
L '/ % !ge
Współczynnik propagacji:
h
i!g#0F % !g&2
Podać treść twierdzenia Poyntinga w polu harmonicznym, przy uwzględnieniu strat na przewodzenie,
magnesowanie i polaryzację. Wyjaśnić sens fizyczny poszczególnych składników.
-moc czynna pola w obszarze v (uwzględniono starty wywołane przewodzeniem oraz zmianami w czasie
magnetyzacji i polaryzacji),
-moc bierna pola w obszarze v,
-moc czynna przenikająca na zewnętrze obszarze v,
-moc czynna powstająca w wyniku przewodzenia,
-moc czynna powstająca w wyniku zmian magnetyzacji ośrodka,
-moc czynna powstająca w wyniku zmian polaryzacji ośrodka,
-moc bierna przenikająca na zewnątrz obszaru v.