Tentin tekstisisältö

 

SMG-1400 SÄHKÖMAGNEETTISET KENTÄT JA AALLOT 2

Tentti 13.12.2010 Saku Suuriniemi.

Ei muistiinpanoja, ei laskimia. Kaikki tehtävät 6 pistettä.

Huom! Tehtävistä 1 ja 2 on saatava yhteensä 9 pistettä, jotta tenttisuoritus hyväksytään.

1. Kokoa kuusi kurssin sisältöä koskevaa väitettä siten että kukin lauseen loppu tulee käytetyksi
korkeintaan kerran. Mielekkäästä ja paikkansapitävästä lauseesta aina yksi piste, muuten
nolla. Anna vastaus konseptipaperilla muodossa 1X, 2Y, 3Z,

 

1 Johteessa etenevä aalto — A on mahdoton synnyttää, mutta kätevä malli.

Sähköisesti pieni rakenne B tapahtuu kohdassa jossa väliaine muuttu äkisti.

Tasoaalto C eitoimi hyvin antennina.

Aallon heijastus D vaimenee edetessään.

Ideaalijohteen pinta E on apusuure kenttien esittämiseen.

Faradayn laki F
G

o Gap & DO

heijastaa aina aallon täydellisesti.
kuvaa sähkökentän ja ajan suhteen muuttuvan
magneettikentän suhteen.

2. Selitä Poyntigin teoreeman "Yhtälö
d1 d1
- [2.3av=55|F-Dav455|m Rava fuxmonää
v v v ov

pätee joka hetki kaikille järjestelmille V.” (a) kunkin termin merkitys (4p), (b) sisältö sanal-
lisesti, ja (c) merkitys sähkömagneettisessa teoriassa (kahdella sanalla).

3. Oikein vai väärin? Perustele tai anna esimorkki. - -
(a) Virranahto tarkoittaa varausten kerääntymistä johteen pinnalle. (b) Jos varaustiheys poik-
keaa nollasta, sähkökenttä poikkeaa nollasta. (c) Jos varaustiheys poikkeaa nollasta, magneet-
tikenttä poikkeaa nollasta. (d) Jos magneettikenttä poikkeaa jossain nollasta, ko. kohdassa vir-
rantiheys poikkeaa nollasta. (e) Sähkömagneettista aaltoa ei voi ohjata eristeellä. (f) Hertzin

dipoli on käytännöllinen yleisantenni.

4. Kestomagneetti pudotetaan 1m:n korkeudelta puupöydälle. Se kiihtyy painovoiman vuoksi
tasaisesti, v, (1) = —at, 2(1) = 1-3at?, ja osuu pöytään hetkellä t = VZ vauhdilla vy =-V2a.
Sen potentiaalienergia ma muuttuu siis kokonaan liike-energiaksi 1mv2. Pöytälevy korvataan
paksulla alumiinilevyllä (4 = jo, varsin johtavaa) ja koe toistetaan. Kerro mitä magneetin
pudotessa. tällöin tapahtuu, ja laadi energia- ja voimatarkastelulla perustellen ennuste sille,

 

miten magneetin putoaminen muuttuu edellä kuvatusta.
Ohje: Yhdessä sivussa ehdit antaa kuuden pisteen näytöt. Piirrä kuv(i)a selityksen tueksi.

5. Aallon vaimeneminen epätäydellisessä eristeessä: Aaltoluvun lauseke on k = V/w2en + jwgu,
missä g on epätäydellisessä eristeessä hyvin pieni. (a) Sovella likiarvoa VI + Ax &1+ 1Ax
aaltoluvun arviointiin (2p). (b) Jaa e/(*—%!) värähtelyä ja vaimenemista koskeviin osiin (1p).
(e) Mikä on aallon tunkeutumissyvyys epätäydellisessä eristeessä (1p)? (d) Kulmataajuus w
on likiarvon kannalta tärkeä, vaikka ensin ei ehkä siltä näytä: Kerro sen merkityksestä (2p).