Fizyka Semestr: zima/wiosna 2013 Praca kontrolna 2 – prąd stały i

Fizyka
Semestr: zima/wiosna 2013
Praca kontrolna 2 – prąd stały i wektor strumienia energii
W jednorodnym walcu przewodzącym o promieniu a i długości l płynie prąd
o natężeniu I pod wpływem napięcia U pomiędzy jego podstawami. Zakładamy, że walec jest
długi i cienki (l >> a), tak że można zaniedbać efekty łamiące symetrię cylindryczną.


1. Wyznaczyć pole elektryczne E i magnetyczne H wewnątrz i w otoczeniu walca.
Przedstawić wyniki we współrzędnych cylindrycznych r ,ϕ , z .

2. Znaleźć wektor S Poytinga-Umowa jako funkcję położenia.

3. Zinterpretować źródłowość divS wewnątrz i w otoczeniu walca.
4. Wyznaczyć gęstość energii pola elektromagnetycznego w przestrzeni (zakładając
odpowiednie stałe materiałowe ε i µ dla walca i otoczenia).
5. Pokazać, że prawo Ohma, wyrażone w postaci globalnej, jako U = IR , przyjmuje
 
lokalnie postać j = γ E . Podać fizyczne znaczenie symboli R i γ.

6. Obliczyć strumień wektora S przez powierzchnię
a. pobocznicy walca przewodzącego,
b. pobocznicy walca koncentrycznego z a), o promieniu 2a,
c. jak wyżej, o promieniu a/2,
d. dolnej i górnej podstawy walca.