Exam text content

SMG-1400 SÄHKÖMAGNEETTISET KENTÄT JA AALLOT 2

Tentti 30.1.2012 Saku Suuriniemi.

Ei muistiinpanoja, ei laskimia. Kaikki tehtävät 6 pistettä.

Huom! Tehtävistä 1 ja 2 on saatava yhteensä 9 pistettä, jotta tenttisuoritus hyväksytään.
Jos olet sopinut bonusten siirrosta, muistuta asiasta ensimmäisen konseptin alussa.

1. Kokoa kuusi kurssin sisältöä koskevaa väitettä: käytä kukin lauseen alku kerran ja loppu
korkeintaan kerran. Mielekkäästä ja paikkansapitävästä lauseesta aina yksi piste, muuten
nolla. Vastaus konseptipaperille numerojärjestyksessä muodossa 1X, 2Y, 3Z,

 

= Sähkökenttä A — varastoi magneettista energiaa.
Vastus SB ei toimi tasavirralla.
Kela (tai käämi) £ määrää magneettivuot sujettujen pintojen läpi.
Kondensaattori D (on tangentiaalisesti jatkuva rajapinnoilla.
Muuntaja E muuttaa sähkömagneettista tehoa lämmöksi.

(P) Ominaisimpedanssi at. kertoo aallon kenttien voimasuhteista väliaineessa.
aa paljasti ongelman Amptren laissa curl(H) = J.

 

2. Selitä korkeintaan kahdella virkkeellä (a) virran I ja virrantiheyden J yhteys, (b) virranjat-
kuvuusyhtälö f,,, J :nda+% fy pdV =0, ja (c) virranahto.

3. Oikein vai väärin? Perustele lyhyesti tai anna esimerkki.
(a) Varauksien pakkautuminen ei vaadi nollasta poikkeavaa virrantiheyttä. (b) Mitä korkeam-
pi taajuus, sitä pidempi antenni tarvitaan. (c) Antennien asennot liittyvät polarisaatioon.
(d) Hertzin dipoli ei ole käytännöllinen antenni. (e) Heijastus ilman ja lasin rajapinnasta saa
aikaan täydellisen seisovan aallon. (f) z-suuntaan etenevän tasoaallon lausekkeessa ei esiinny
koordinaatteja x eikä y.

4. Essee: Sähkömagneettinen induktio, sitä kuvaava yhtälö ja sovellutukset. Esseen pituus saa
olla korkeintaan yksi sivu, ja sovelluksia saa esittää kaksi.

5. Kysymyksiä Poyntingin vektorista, joka esiintyy termissä 5 Ex<H:nda (kukin 2p):

(a) Todista, että ideaalijohteen sisään ei siirry sähkömagneettista energiaa.

(b) Todista, että induktiokuumennettavan metallikappaleen pinnalla magneettikenttällä on
pakko olla jossain nollasta poikkeava tangentiaalikomponentti.

(c) Nettiartikkeli ehdottaa: Laita kestomagneetin kenttään varattu levykondensaattori si-
ten, että sähkö- ja magneettikentät tulevat kohtisuoraan toisiaan vastaan. Näin saadaat
Poyntingin vektorin S = E x H poikkeamaan nollasta kondensaattorin sisällä. Siksi
kondensaattorin sisäosa tuottaa loputtomiin ilmaista energiaa. .. Mikä virhe viimeisessä
päätelmässä kaataa lupaavan ikiliikkujaidean?