SATE2140 Dynaaminen kenttäteoria syksy / 6 Laskuharjoitus 0: Siirrosvirta ja indusoitunut sähkömotorinen voima

Samankaltaiset tiedostot
SATE.10xx Staattisen kenttäteorian laajentaminen Sähkömagneettiseksi kenttäteoriaksi

SATE.2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy / 5 Laskuharjoitus 1: Siirrosvirta ja indusoitunut sähkömotorinen voima

SATE2180 Kenttäteorian perusteet syksy / 6 Laskuharjoitus 7 / Siirrosvirta ja indusoitunut sähkömotorinen voima

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 13: Rajapintaehdot ja siirrosvirta

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 5 Laskuharjoitus 14: Indusoitunut sähkömotorinen voima ja kertausta magneettikentistä

Teoriaa tähän jaksoon on talvikurssin luentomonisteessa luvussa 10. Siihen on linkki sivulta

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina ylimääräisessä tapaamisessa.

Sähkömagneettinen induktio

SATE1050 Piirianalyysi II syksy kevät / 8 Laskuharjoitus 12 / Siirtojohdot taajuusalueessa, ketjumatriisi

766319A Sähkömagnetismi, 7 op Kertaustehtäviä, 1. välikokeen alue Vastaukset tehtävien jälkeen

SATE1140 Piirianalyysi, osa 1 kevät /7 Laskuharjoitus 9: Teheveninin ja Nortonin menetelmät

. P A Sähkömagnetismi, 7 op Vanhoja tenttitehtäviä

Jakso 7. Lorentz-voima

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 7 / Kapasitanssi ja eristeaineet

9 A I N. Alkuperäinen piiri. Nortonin ekvivalentti R T = R N + - U T = I N R N. Théveninin ekvivalentti DEE SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

( ) Pyramidi 4 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 321 Päivitetty Saadaan yhtälö. 801 Paraabeli on niiden pisteiden ( x,

Tässä on vanhoja Sähkömagnetismin kesäkurssin tenttejä. Tentaattorina on ollut näissä tenteissä sama henkilö kuin tänä vuonna eli Hanna Pulkkinen.

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ PISTEYTYSKOKOUS

SATE1120 Staattinen kenttäteoria kevät / 6 Laskuharjoitus 7 / Kapasitanssi ja eristeaineet

.) (b) Vertaa p :tä vastaavaa kineettistä energiaa perustilan kokonaisenergiaan. ( ) ( ) = = Ek

Vastaa tehtäviin 1-4 ja valitse toinen tehtävistä 5 ja 6. Vastaat siis enintään viiteen tehtävään.

Ristitulo ja skalaarikolmitulo

x + 1 πx + 2y = 6 2y = 6 x 1 2 πx y = x 1 4 πx Ikkunan pinta-ala on suorakulmion ja puoliympyrän pinta-alojen summa, eli

A-Osio. Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä kaksi, joihin vastaat. A-osiossa ei saa käyttää laskinta.

Syksyn 2015 Pitkän matematiikan YO-kokeen TI-Nspire CAS -ratkaisut

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

Painopiste. josta edelleen. x i m i. (1) m L A TEX 1 ( ) x 1... x k µ x k+1... x n. m 1 g... m n g. Kuva 1. i=1. i=k+1. i=1

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros 8

b) (max 3p) Värähtelijän jaksonajan ja taajuuden välinen yhteys on T = 1/ f, eli missä k on jousen jousivakio. Neliöimällä yllä oleva yhtälö saadaan

SATE1050 Piirianalyysi II syksy / 8 Laskuharjoitus 2 / Transientti-ilmiö (ratkaisut muodostaen diff. yhtälöt, EI saa käyttä Laplace-muunnosta!

b) (max 3p) Värähtelijän jaksonajan ja taajuuden välinen yhteys on T = 1/ f (++), eli

Käydään läpi: ääriarvo tarkastelua, L Hospital, integraalia ja sarjoja.

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

EMC Säteilevä häiriö

Sinin muotoinen signaali

Koestusnormit: VDE 0660 osa 500/IEC Suoritettu koestus: Nimellinen virtapiikkien kestävyys I pk. Ip hetkellinen oikosulkuvirta [ka]

Pakkauksen sisältö: Sire e ni

Jäykän kappaleen tasokinetiikka harjoitustehtäviä

PIENTAAJUISET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT HARJOITUSTEHTÄVÄ 1. Pallomaisen solun relaksaatiotaajuus 1 + 1

Tfy Fysiikka IIB Mallivastaukset

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

MS-A010{2,3,4,5} (SCI, ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 8: Integraalifunktio ja epäoleellinen integraali

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

Sähköstatiikka ja magnetismi

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

6 Integraalilaskentaa

LINSSI- JA PEILITYÖ TEORIAA. I Geometrisen optiikan perusaksioomat

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

Tee B-osion konseptiin etusivulle pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Välivaiheet perustelevat vastauksesi!

Luku 15. Integraali. Esimerkki Suoraan edellisen luvun derivointikaavojen perusteella on voimassa

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

RG-58U 4,5 db/30m. Spektrianalysaattori. 0,5m. 60m

20 kv Keskijänniteavojohdon kapasiteetti määräytyy pitkien etäisyyksien takia tavallisimmin jännitteenaleneman mukaan:

MITEN MÄÄRITÄN ASYMPTOOTIT?

SATE2180 Kenttäteorian perusteet syksy / 5 Laskuharjoitus 5 / Laplacen yhtälö ja Ampèren laki

YO-harjoituskoe B / fysiikka Mallivastaukset

Puolijohdekomponenttien perusteet A Ratkaisut 1, Kevät Tarvittava akseptoridouppaus p-tyypin kerrokseen saadaan kaavalla

VAASAN YLIOPISTO SATE.2010 DYNAAMINEN KENTTÄTEORIA: KAPPALE 1: JOHDANTO KAPPALE 2: AJAN MUKAAN MUUTTUVAT KENTÄT JA MAXWELLIN YHTÄLÖT

Luku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan

MATEMATIIKAN HARJOITTELUMATERIAALI

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Muuntajan toiminnasta löytyy tietoja tämän työohjeen teoriaselostuksen lisäksi esimerkiksi viitteistä [1] - [4].

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

K Ä Y T T Ö S U U N N I T E L M A Y H D Y S K U N T A L A U T A K U N T A

Pyramidi 10 Integraalilaskenta harjoituskokeiden ratkaisut sivu 298 Päivitetty

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6 / Siirtojohdot ja transientit häviöttömissä siirtojohdoissa

Muita määrätyn integraalin sovelluksia

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

SATE2010 Dynaaminen kenttäteoria syksy /8 Laskuharjoitus 7 / Smithin-kartan käyttö siirtojohtojen sovituksessa

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Induktanssi ja magneettipiirit Sähkötekniikka/MV

Sähkötekniikka ja elektroniikka

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

10. MÄÄRÄTYN INTEGRAALIN KÄYTTÖ ERÄIDEN PINTA-ALOJEN LASKEMISESSA

Paraabelikin on sellainen pistejoukko, joka määritellään urakäsitteen avulla. Paraabelin jokainen piste toteuttaa erään etäisyysehdon.

= ωε ε ε o =8,853 pf/m

Polynomien laskutoimitukset

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

5.4 Ellipsi ja hyperbeli (ei kuulu kurssivaatimuksiin, lisätietoa)

Kuva 1. n i n v. (2 p.) b) Laske avaimiesi etäisyys x altaan seinämästä. (4 p.) c) Kuinka paljon lunta voi sulaa enintään Lassen suksien alla?

Asennusohje EPP-0790-FI-4/02. Kutistemuovijatkos Yksivaiheiset muovieristeiset. Cu-lanka kosketussuojalla 12 kv & 24 kv.

y = 3x2 y 2 + sin(2x). x = ex y + e y2 y = ex y + 2xye y2

601 Olkoon tuntematon kateetti a ja tuntemattomat kulmat α ja β Ratkaistaan kulmat. 8,4 = 12. Ratkaistaan varjon pituus x. 14 x = 44,

Kuva 1. Vastus (R), kondensaattori (C) ja käämi (L). Sinimuotoinen vaihtojännite

5 ( 1 3 )k, c) AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

SATE2140 Dynaaminen kenttäteoria syksy /7 Laskuharjoitus 4 / Sähkömagneettiset aaltojen polarisoituminen

4 Pinta-alasovelluksia

SATE2140 Dynaaminen kenttäteoria syksy /6 Laskuharjoitus 6/ / Sähkömagneettisiin aaltoihin liittyvä teho

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Tentti ja välikokeiden uusinta

x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

SOVELLUS: SYKLOTRNI- KIIHDYTIN

Transkriptio:

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 1 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä 1. All olevss kuvss esitetyssä pitkässä virtlngss kulkee virt i 1 (t) j sen vieressä on kuvn mukinen suorkulminen silmukk. i 1 (t) i (t) h w Kuv 1. Peritekuv tehtävään 1. ) Määrää silmukn kutt kulkev mgneettivuo j sen vull lngn j silmukn välinen keskinäisinuktnssi 1. b) Jos virt i 1 (t) on jn mukn muuttuv virt, määrää silmukkn inusoitunut sähkömotorinen voim. c) Jos silmukn resistnssi on j inuktnssi, määrää silmukkn syntyvän virrn i (t) ifferentiliyhtälö. Käytä piiriteorin kv u t i t, missä U on vstuksen j inuktns- it sin yli olev jännite j i(t) vstv virt. ) Jos virtfunktio i 1 (t) on skelfunktio: i 1 (t) =, kun t <, j i 1 (t) = I 1 (vkio), kun t >, määrää virrn i (t) ifferentiliyhtälön rtkisu. e) Hhmottele rtkisufunktio i (t), kun on suuri j pieni sekä kun 1 on suuri j pieni. f) Jos skelfunktion sijn kyseessä on pulssi i 1 (t) =, kun t < j t > T, j i 1 (t) = I 1 (vkio), kun < t < T, määrää virrn i (t) ifferentiliyhtälön rtkisu, kun T. ) ngn silmukkn iheuttm mgneettivuo -> keskinäisinuktnssi: w w i1 i1h 1 i1h w i1h w B e hre r / ln r ln πr π r π π 1 h w ln H i π 1 b) ilmukkn inusoituv sähkömotorinen voim (virrn olless vihtovirt): i1 u 1 V u(t) i (t) -u(t) u (t) u (t) Kuv. ilmukn toimint kuvv piirikvio tehtävässä 1.

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim c) ilmukkn syntyvän virrn i (t) ifferentiliyhtälö: i1 u 1 i1 i 1 i ) Jos virtfunktio i 1 (t) on skelfunktio, virrn i (t) ifferentiliyhtälön rtkisu: I1 s1 si s I s s 1I1 1 I1 I s s s 1 e t i I1 A, t e) Jos on suuri, niin virt i 1 (t) on loiv j hitsti vimenev. Jos on suuri, niin virrn i (t) huippu on korke. f) Jos kyseessä on pulssi, virrn i (t) ifferentiliyhtälön rtkisu: i t I t I t T 1 1 1 st I1 1 e 1 I s s 1 t 1 tt i I1e t I1e t T A Tehtävä. evykonensttorin johelevyjen välinen etäisyys on, mm j levyjen välissä olevn eristeen r = 15,3. Ko. konensttori on kytketty jännitteeseen, jonk tehollisrvo on 5 V j tjuus 15 MHz. Määritä siirrosvirrn tiheyen tehollisrvo. (Hjvuot ei huomioi). iirrosvirt levykonensttorin levyjen välissä: D Dez id z t e t ähkövuontiheys levykonensttorin levyjen välissä: u D u D E t t

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 3 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Joten: u u U sin πft id t t t id πf U cosπft 15,31 I D fu ID 9 π π 15 1 5 531,5 3 3π, 1 ka 5,3 m Tehtävä 3. All olevn kuvn mukinen piiri on sinimuotoisesti värähtelevässä j epähomogeenisess mgneettikentässä sin π BB t pxe z, missä vkiot ovt πf j tjuus f 1 MHz, p sekä m B 3 μt. Jos piirissä olevt vstukset ovt suuruueltn kumpikin, määrää piirissä kulkev virtfunktio. Millä hetkellä virt on noll, millä hetkellä mksimissn? Trig.kvoj: sin x sin y sin,5 x y cos,5 x y sin x sin y cos,5 x y sin,5 x y cos x cos y cos,5 x y cos,5 x y cos x cos y sin,5 x y sin,5 x y y i b = cm B = cm x Kuv 3. Piirikvio tehtävään 3. Johinsilmukn läpi kulkev kokonismgneettivuo: B B sin t px e be x B b sin t px x z z 1 Bb Bb / cos t px cos t p cos t p p Johinsilmukkn inusoituv jännite: B cos cos b t p t Bb u sin t p sin t p p

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 4 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Joten johtimess kulkev virt: u Bb i sin t p sin t p 31, π 11 π i sin t, sin t π i,3 sin t, π sin t A Virrn ensimmäinen nollkoht: sin t, π sin t x y x y x y t t t t t sin sin cos,5 sin,5 cos,5, π sin,5, π cos,5, π sin,5, π π,5t, π nπ π t,3π nπ π nπ, 3π,53π nπ t,51 5 ns π 11 Virrn ensimmäinen mksimi: sin t, π sin t 1 t t t t t t t sin x sin y cos,5 x y sin,5 x y cos,5, π sin,5, π cos,5, π sin,5, π cos,5, π cos, 3π sin t, 3π sin t, 3π t,3π π nπ t π nπ, 3π π nπ, 3π 1,3π nπ t π 11,15 1 15 ns

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 5 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä 4. All esitetyn kuvn mukisesti y-kselin suuntinen suvjohin yhistää x-kselin suuntiset johteet (y = j y =,5 m). ) Määritä inusoitunut jännite, kun suv on kohss x =,5 m j B =,3 sin 1 4 t(-e z ) (T). b) Määritä inusoitunut jännite, kun suv liikkuu nopeuell v = 15(-e x ) (m/s). y,5 V + - B Kuv 4. Kuv tehtävään 4.,5 x ) Inusoitunut jännite, kun suv ei liiku: u1 B z z B e e t 1,5,5,5,5 4 4 4 u1,3sin 1 txy,3 1 cos1 t xy t u t t 4 3 4 4,3 1,5 1 cos 1 7,5cos 1 V b) Inusoitunut jännite, kun suv liikkuu: u B v B y B B t v B l e e t e e e u B vb yy y B vb y t e e t,5 x,5 4 4 u,3sin 1 txy 15,3sin 1 ty t,5 x 4 4 4 u,3 1 cos 1 t xy, 5sin 1 t 4 4 u 15xcos 1 t, 5sin 1 t V V z z x z y

ATE14 Dynminen kenttäteori syksy 1 / skuhrjoitus : iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä 5. All olevss kuvss esitetyssä pitkässä virtlngss kulkee virt I = 1 A j sen vieressä on etäisyyellä = 1 cm kuvn mukinen metllilnk (l = cm), jok liikkuu nopeuell v = 5 m/s. Määrää ko. lyhyen johtimen päien välille inusoitunut jännite u b. Kuv 5. Kuv tehtävään 5. Pitkän lngn iheuttm mgneettikentän voimkkuus j vuontiheys: I I H e B e π π Ko. mgneettivuo iheutt pitkän lngn vierellä liikkuvn metllilnkn smv:n: I vi 1 vi ub v Bl vez Be e v / ln π π π b b b b b v I π b π 3 π 3-7 -7 54π 1 1 1 54π 1 1 1 ub ln ln ln 1,99 1 11 μv Tehtävä. All olevn kuvn mukisesti suv (l = 1 mm) pyöritetään toisen päänsä ympäri homogeenisen mgneettikentän (B =,1(-e z ) T) normlitsoss pyörimisnopeuell n = 3 kierrost minuutiss. Kuink suuri lähejännite inusoituu suvn? Kuv. Kuv tehtävään. l l l l l ul v Bl ve Bez e πnb πnb π nb / πnbl 3 3 3 ul π,11 1 15,711 1 mv Volttimittrin näytössä 1 mv.