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

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

SATE.10xx Staattisen kenttäteorian laajentaminen Sähkömagneettiseksi kenttäteoriaksi

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

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

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

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

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

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

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

. P A Sähkömagnetismi, 7 op Vanhoja tenttitehtäviä

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

Sähkömagneettinen induktio

Tfy Fysiikka IIB Mallivastaukset

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

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

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

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

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

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

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Jakso 7. Lorentz-voima

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

Sähköstatiikka ja magnetismi

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

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

Mapu I Laskuharjoitus 2, tehtävä 1. Derivoidaan molemmat puolet, aloitetaan vasemmasta puolesta. Muistetaan että:

Luento 6: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

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

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

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

= ωε ε ε o =8,853 pf/m

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

Magneettikenttä. Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen sähkökentän lisäksi myös magneettikentän

a P en.pdf KOKEET;

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Kimmo Silvonen

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

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

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

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

Luento 4: Suhteellinen liike ja koordinaatistomuunnoksia

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

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Aaltoputket ja mikroliuska rakenteet

Näytä tai jätä tarkistettavaksi tämän jakson tehtävät viimeistään tiistaina

Ristitulo ja skalaarikolmitulo

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

2.4 Pienimmän neliösumman menetelmä

SATE1040 Piirianalyysi IB kevät /6 Laskuharjoitus 5: Symmetrinen 3-vaihejärjestelmä

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Jouko Esko n85748 Juho Jaakkola n Dynaaminen Kenttäteoria GENERAATTORI.

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

Sinin muotoinen signaali

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

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Magneettikentät. Haarto & Karhunen.

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause

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

Scanned by CamScanner

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

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

SATE2180 Kenttäteorian perusteet Faradayn laki ja sähkömagneettinen induktio Sähkötekniikka/MV

Esimerkki 1 Ratkaise differentiaaliyhtälö

y 2 h 2), (a) Näytä, että virtauksessa olevan fluidialkion tilavuus ei muutu.

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SMG-5250 Sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC) Jari Kangas Tampereen teknillinen yliopisto Elektroniikan laitos

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

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

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

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

Virrankuljettajat liikkuvat magneettikentässä ja sähkökentässä suoraan, kun F = F eli qv B = qe. Nyt levyn reunojen välinen jännite

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

Fluidi virtaa vaakasuoran pinnan yli. Pinnan lähelle muodostuvan rajakerroksen nopeusjakaumaa voidaan approksimoida funktiolla

Aiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

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

Jakso 8. Ampèren laki. B-kentän kenttäviivojen piirtäminen

Eristeet. - q. Johdannoksi vähän sähköisestä dipolista. Eristeistä

RCL-vihtovirtapiiri: resonanssi

ELEKTROMAGNEETTISET VOIMAT SAMANSUUNTAISISSA VIRTA- JOHDOISSA

Klassisen fysiikan ja kvanttimekaniikan yhteys

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

= 9 = 3 2 = 2( ) = = 2

Integraalilaskentaa. 1. Mihin integraalilaskentaa tarvitaan? MÄNTÄN LUKIO

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

MATEMATIIKAN HARJOITTELUMATERIAALI

Elektrodynamiikka 2010 Luennot Elina Keihänen Magneettinen energia

Kompleksiluvut Kompleksitaso

Mat Dynaaminen optimointi, mallivastaukset, kierros 8

Diplomi-insino o rien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2015 Insino o rivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

KURSSIN TÄRKEIMPIÄ AIHEITA

u = 2 u (9.1) x + 2 u

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 8: Divergenssi ja roottori. Gaussin divergenssilause.

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)

ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)

Transkriptio:

ATE.1 Dynminen kenttäteori syksy 11 1 / 5 Lskuhrjoitus 1: iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä 1. Määritä tjuus, millä johtvuusvirrn tiheys on kksinkertinen verrttun siirrosvirrn tiheyteen tisltuss veessä, missä = 1-4 /m j ε r = 81 ; b meriveessä, missä = 4, /m n ε r = 1. Johtvuusvirrntiheys / siirrosvirrntiheys: Jc = = J ωε D ω = ; ω = f f = ε 4ε Joten tisltuss veessä 4, 1 3 3 f = = 9 14,8 1 =,3 kh 4 81 1 b j meriveessä: 4, 3 9 f = = 4, 1 = 3 GH 9 4 1 1 Tehtävä. Levykonensttorin johelevyjen välinen etäisyys on, mm j levyjen välissä olevn eristeen ε r = 15,3. Ko. konensttori on kytketty jännitteeseen, jonk tehollisrvo on 5 j tjuus 1 GH. Määritä siirrosvirrn tiheyen tehollisrvo. (Hjvuot ei huomioi. iirrosvirt levykonensttorin levyjen välissä: D De id = = e ähkövuontiheys levykonensttorin levyjen välissä: u D ε u D = ε E = ε = Joten: ( U sin ( ft ε u ε u ε id = = = ε id = f U cos( ft ε 15,3 1 ID = fu = = ID MA = 3,5 m 9 9 3 1 1 5 354 1 3 3, 1

ATE.1 Dynminen kenttäteori syksy 11 / 5 Lskuhrjoitus 1: iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä 3. All olevn kuvn mukinen piiri on sinimuotoisesti värähtelevässä j epähomogeenisess mgneettikentässä sin = ( ωt px e, missä vkiot ovt ω = f j tjuus f = 1 MH, p = sekä 1 m = 3 µt. Jos piirissä olevt vstukset ovt suuruueltn R = Ω 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 R R = cm x Kuv 1. Piirikvio tehtävään 3. Johinsilmukn läpi kulkev kokonismgneettivuo: ( ( Φ = = sin ωt px e be x = b sin ωt px x 1 b Φ = b / cos ωt px = cos ωt p cos ωt p p ( ( ( ( Johinsilmukkn inusoituv jännite: Φ ( cos( cos( b ωt p ωt bω u = = = sin ωt p sin ωt t p t p Joten johtimess kulkev virt: u bω i = = sin ωt p sin ωt R Rp ( ( ( 3 1, 1 1 1 i = sin ωt, sin ( ωt 1 ( ( ω ( ω i =,15 sin t,1 sin t A ( ( (

ATE.1 Dynminen kenttäteori syksy 11 3 / 5 Lskuhrjoitus 1: iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim irrn ensimmäinen nollkoht: sin ωt,1 sin ωt = ( ( ( sin x sin y = cos(,5 ( x + y sin (,5 ( x y ( ( ωt ωt ( ( ωt ωt cos(,5 ( ωt,1 sin (,5 (,1 = cos,5,1 + sin,5,1 = (,5 ( ωt,1 = ± n ωt, = ± n ± n +,,5 ± n t = = =, 8 1 = 8 ns ω 1 1 irrn ensimmäinen mksimi: sin ωt,1 sin ωt = 1 ( ( ( sin x sin y = cos(,5 ( x + y sin (,5 ( x y ( ( ωt ωt ( ( ωt ωt cos(,5 ( ωt,1 sin (,5 (,1 = 1 (,5 ( ωt,1 = ± n cos,5,1 + sin,5,1 = 1 ωt, = ± n ± n +,, ± n t = = =,3 1 = 3 ns ω 1 1 Tehtävä 4. All esitetyn kuvn mukisesti y-kselin suuntinen suvjohin yhistää x-kselin suuntiset johteet (y = j y = m. Määritä inusoitunut jännite, kun suv on kohss x = m j =,3 cos 1 4 t(-e (T. b Määritä inusoitunut jännite, kun suv liikkuu nopeuell v = 15(-e x (m/s. y + - Kuv. Kuv tehtävään 4. x

ATE.1 Dynminen kenttäteori syksy 11 4 / 5 Lskuhrjoitus 1: iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Inusoitunut jännite, kun suv ei liiku: u1 = ( t = e e 1 4 u1 =,3 cos( 1 t xy =,3 1 sin ( 1 t xy ( ( u = t = t + 4 3,3 1,5 1 sin 1 7,5sin 1 18 b Inusoitunut jännite, kun suv liikkuu: u = ( ( ( v( ( y t = + = + v l e e e e e u = + v ( y y y = v y e e x u =,3 cos ( 1 t xy 15,3 cos( 1 t y x 4,3 1 sin 1, 5cos 1 ( ( t ( 15 sin ( 1 18, 5cos( 1 u = t x y u = x t + t x y 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. I v b l Kuv 3. Kuv tehtävään 5. Pitkän lngn iheuttm mgneettikentän voimkkuus j vuontiheys: I µ I H = eϕ = e ϕ ρ ρ Ko. mgneettivuo iheutt pitkän lngn vierellä liikkuvn metllilnkn smv:n: µ I vµ I 1 vµ I vµ I ub = ( v l = ( ve eϕ ρ ( eρ = v ρ = ρ = / ln ρ = ln ρ ρ b b b b b b ub = = = = 3 3-7 -7 5 4 1 1 1 5 4 1 1 1 ln ln 1,99 1 11 µ

ATE.1 Dynminen kenttäteori syksy 11 5 / 5 Lskuhrjoitus 1: iirrosvirt j inusoitunut sähkömotorinen voim Tehtävä. All olevn kuvn mukisesti suv (l = 1 cm pyöritetään toisen päänsä ympäri homogeenisen mgneettikentän ( =,1(-e T normlitsoss pyörimisnopeuell n = 3 kierrost minuutiss. Kuink suuri lähejännite inusoituu suvn? n l - + Kuv 4. Kuvio tehtävään. l l l l l ρ ul = ( v l = ( veϕ ( e ρ ( eρ = nρρ = n ρρ = n / = nl 3 3 ul =,1 ( 1 1 = 15,71 1 = 1 m olttimittrin näytössä -1 m.