Alle examenvragen (zowel theorie als oefeningen) uitgewerkt
36 vistas 0 veces vendidas
Grado
Algemene natuurkunde II
Institución
Katholieke Universiteit Leuven (KU Leuven)
Dit document bevat alle examenvragen. Zowel theorie als oefeningen. Alles werd nauwkeurig beantwoord.
Alles wat je nodig hebt voor het examen, want de prof stelt telkens dezelfde vragen.
[Mostrar más]
Última actualización de este documento: 1 año hace
Inhoud
Beschrijf de beweging van een geladen deeltje in een magneetveld. .................................................... 4
Leid de formule af voor de straal. ....................................................................................................... 4
Bespeek de massaspectrometer en cyclotron. ................................................................................... 4
Bespreek een RLC-serieketen .................................................................................................................. 6
Leidt de formule af voor I(R, L, C, w) en geef de fasordiagram ........................................................... 6
De wetten van Kirckoff ........................................................................................................................ 7
Leid de resonantiefrequentie af (w0). Bespreek wat er met de fase en stroom gebeurt als w<<<w0
en w=w0 en w>>w0 .............................................................................................................................. 7
Wet van Biot-Savart vergelijken met de wet van Coulomb .................................................................... 8
Vergelijk E(r) en B(r) ............................................................................................................................ 8
Geef ook de connectie met magnetische inductie rond een oneindige lange draad alsook de
afleiding ............................................................................................................................................... 9
Straling van een zwart lichaam ............................................................................................................. 10
Verklaar het spectrum met de verschuivingswet van Wien en de wet van Stefan-Boltzmann. ....... 10
Wat is het verband tussen emissiefactor en absorptiecoëfficiënt? .................................................. 10
Vergelijk het spectrum met dat van een laser. Leg LASER uit. Wat zijn de eigenschappen van
laserlicht. ........................................................................................................................................... 10
Polarisatietoestanden van em-straling. Leg uit. .................................................................................... 12
Wet van Malus uitleggen................................................................................................................... 13
Hoe kan je deze toestanden verkrijgen via, breking en weerkaatsing en verstrooiing? .................. 13
Verklaren avondrood en blauwe hemel. ........................................................................................... 14
Geleiders, isolatoren, halfgeleiders:...................................................................................................... 15
Normale metallische geleider vergelijken met een supergeleider. Bandenmodel voor kristalijne
stoffen beschrijven. Kenmerken van een intrinsieke halfgeleider VS een gedopeerde halfgeleider
en verklaar woorden zoals meerheids- en minderheidsladingdragers. ............................................ 15
Beschrijf de temperatuur afhankelijkheid van intrinsieke en gedopeerde halfgeleiders aan de hand
van een grafiek. ................................................................................................................................. 16
Wat is een pn-junctie ........................................................................................................................ 17
Wet van Faraday en de wet van Lens. Leg uit. ...................................................................................... 18
Wat is een transformator? ................................................................................................................ 19
Wat zijn Foucaultstromen? ............................................................................................................... 19
Leg effectiefspanning en effectiestroom uit. Bereken deze grootheid voor een sinusoïdale
wisselspanning. ..................................................................................................................................... 20
Wet van Ampère: voor een magneetvel rond een gesloten kromme .................................................. 21
, 2
Leg zowel tijdsafhankelijk als onafhankelijk uit. Welke aanpassingen moeten gebeuren zodat de
wet geldig is voor tijdsafhankelijke stromen? ................................................................................... 21
Leg uit wat een virtueel beeld is. Is het mogelijk om dit van een reëel voorwerp te bekomen bij een
vlakke/holle/bolle spiegel. Onder welke omstandigheden? ................................................................. 22
Leid een formule af voor de capaciteit van een vlakke en een cilindrische condensator .................... 23
Twee geleidende bolschillen met hetzelfde middelpunt, maar verschillende stralen (R1=4,00 cm en
R2=7,00cm) en met lading q en -q. Bepaal het potentiaalverschil tussen R2 en R1. Bepaal ook de
capaciteit van deze condensator........................................................................................................... 24
Micaplaatje: We weten van een micaplaatje dat het tussen de 6 en de 7 µm dik is. Om de dikte exact
te bepalen gebruiken we de proef van Young, waarbij we het micaplaatje voor één van de spleten
zetten (n=1,582). Er verschijnt een centraal maximum wanneer we golflengte 539 nm gebruiken. Wat
is dus de precieze dikte van het micaplaatje? ....................................................................................... 24
Condensator gevuld met water: De ruimte tussen de platen tussen een condensator wordt helemaal
opgevuld met zuiver water (isolator). Het dipoolmoment van een watermolecule is 6.10x10-30Cm.
Water heeft een dichtheid van 1.00g/cm³ en een molaire massa van 18g. De diëlektrische constante
van water is 80. Het getal van Avogadro is 6.02x1023. .......................................................................... 25
Veronderstel dat de condensator zodanig opgeladen wordt dat: .................................................... 25
• alle elektrische dipolen perfect uitgelijnd zijn met het elektrisch veld. Wat zou dan de
geïnduceerde oppervlakteladingsdichtheid aan het wateroppervlak zijn? ...................................... 25
• De geïnduceerde oppervlakteladingsdichtheid 1/1000 bedragen van de hierboven berekende
waarde. Hoe groot is dan het elektrisch veld in de condensator?.................................................... 25
Een spoel van 100 windingen wordt rond een cilinder gewikkeld met een doorsnede van 12 cm². De
cilinder is van een middenstof met µr = 1. Er wordt een magneetveld aangelegd van 1,6 T dat in de
tijd omwisselt van de ene naar de andere richting maar altijd evenwijdig loopt met de symmetrieas
van de spoel. Een weerstand van 13 Ohm wordt op de spoel aangesloten. Geef de lading die door
deze weerstand stroomt. ...................................................................................................................... 25
We hebben een RC-kring. Gegeven is een RC-kring met R=100 kOhm; C=9,40 µF; en V(bron)=15,0 V.
Na lang wachten (de condensator eerst helemaal laten opladen) verminderen we de afstand tussen
condensatorplaten met 20%, in verwaarloosbaar tijdsinterval. ........................................................... 26
Bereken potentiaalverschil over de condensator vlak voor (V1) en vlak na die verandering (V2). .. 26
Bereken het potentiaalverschil over de condensator op lange tijd na de verandering (V3). ........... 26
Op welk tijdstip na verandering zal de spanning over de weerstand = gemiddelde van V2 en V3? 26
Er zijn twee verschillende stukken glas, met lengte l1 = 4 micrometer, l2 = 3,5 micrometer, n1 = 1,4,
n2 = 1,6. Je stuurt er een lichtstraal door met golflengte lambda = 600 nm. Ze komen in dezelfde fase
, 3
toe op de stukken glas, loodrecht, en gaan dan door naar een scherm. Wat is het faseverschil tussen
van de golven wanneer ze op het scherm komen (in graden)? ............................................................ 27
Een kring met een solenoïde met 35mH en een weerstand van 0,35 Ohm, aangesloten op een batterij
van 12V. Wat is de magnetische energie die de batterij heeft na een lange tijd? Hoeveel vermogen
moet het batterij dan nog leveren? Na hoeveel tijd is de energie half zo groot? Wat is dan het
vermogen v.d. batterij en hoeveel procent vraagt het opwekken van magnetische arbeid dan? ....... 27
Golflengten tussen 400 en 700nm worden op een diffractierooster gestuurd met 200 lijnen/mm. Ze
vallen loodrecht in op het rooster. Waarnemingsscherm staat op 30cm. In dat scherm wordt een
vierkant gesneden met zijde 10mm en met de dichtste zijde op 50mm van het centrale maximum. De
zijden van het vierkant zijn evenwijdig met de lijnen van het rooster. Welke golflengten zullen door
dit gat vallen? ........................................................................................................................................ 28
Er is een kubus gegeven met zijde a die in de oorsprong ligt van het xyz assenstelsel. Er is een
elektrisch veld E_(=vector) = c*x*y*i_(i_ is de eenheidsvector) en c=844 N/(C*m^2). dit elektrisch
veld is evenwijdig met de x-as. hoe groot moet zijde a zijn zodat de kubus 7nC bevat? ..................... 28
Je hebt een wisselspanningskring gegeven met V0 = 30,0V; omega = 3/4rad/s; I0=620mA ;en
v=V0sin(omega*t-pi/4) en i=-I0cos(omega*t-pi/4). In de kring zit alleen nog een element X. ............ 29
identificeer dit element volledig ....................................................................................................... 29
door welk ander element kan je dit vervangen zodat de stroomamplitude gelijk blijft(de fase mag
verschillen) en identificeer dat element. Je moet er maar 1 geven maar er zijn er 2 mogelijk. ....... 29
Men laadt een condensator met een capaciteit 17mF volledig op en men koppelt hem dan los van de
bron. Hierna is er een arbeid van 18,5 joule nodig om een extra lading van 13 mC van de ene plaat
van de condensator naar de andere over te brengen. Wat was de EMK van de bron? ....................... 29
, 4
THEORIE
Beschrijf de beweging van een geladen deeltje in een magneetveld.
Leid de formule af voor de straal.
Neem een deeltje met massa m en lading q met een snelheid die
loodrecht op het magneetveld B (staat in het blad) staat. Er werkt
dan een Lorentzkracht op het deeltje: 𝐹̿ = 𝑞𝑣̿ 𝑥 𝐵̿, de kracht staat
loodrecht op de snelheid en op het magneetveld.
Enkel de richting van v verandert, de grootte niet. Het deeltje gaat
een cirkelbeweging uitvoeren, hiervoor is een centripetale kracht
nodig. Deze is afkomstig van de Lorentzkracht.
Uit bovenstaande gelijkheid halen we de straal van de cirkel die het deeltje beschrijft: R= |mv/Bq|
We kunnen nu de hoeksnelheid ω met deze waarde voor R schrijven:
De hoeksnelheid is ook gelijk aan 2π/T en we kunnen dus de periode T anders schrijven:
We zien dat de periode onafhankelijk is van de snelheid en de straal.
Bespeek de massaspectrometer en cyclotron.
1) Ionenbron produceert ionen en laat ze vrij met een
verwaarloosbare snelheid
2) Ionen migreren door S1 en S2 waartussen een
potentiaalverschil v heert. De ionen gaan versnellen
hierdoor. De snelheid v kunnen we berekenen met
de wet van behoud van energie. Daar is een
potentiaal verschil. Daar geldt ook dat: Epot = Ekin
vq = mv²/2. Hieruit halen we de snelheid v =
sqrt(2vq/m).
3) De ionen verlaten S2 met deze snelheid. Dan komen ze in een homogeen magnetische veld
waar ze cirkelbewegingen gaan maken. Er geldt weer:
Als we nu de straal hieruit halen krijgen we:
, 5
De verhouding q/m wordt dan gegeven door
Het magnetische veld en het potentiaal wordt gemeten en R kunnen we meten. Van elk
deeltje kunnen we dan de q/m waarde bepalen. Je kan zo deeltjes scheiden op basis van hun
q/m-verhouding.
Een cyclotron kan geladen deeltje versnellen. Deze deeltjes worden gebruikt om atoomkernen te
bombarderen waarbij er radioactieve deeltjes kunnen gevormd worden.
Het cyclotron bestaat uit 2 halfcylindrische metalen dozen, die omwille van vorm de ‘dee’s’ genoemd
worden. De dee’s bevinden zich in een omhulsel dat luchtledig wordt gepompt. Het geheel is
opgesteld in een homogeen magneetveld B loodrecht op het tekenvlak.
1) De geladen deeltjes worden uitgezonden door de bron S.
2) Tussen de dee’s wordt een potentiaalverschil V aangelegd. Dit creeërt
een elektrisch veld en veroorzaakt een versnelling van de deeltjes. In
het veld dan is er enkel een cirkelbeweging.
3) Het teken V wordt tijdig omgewisseld, zodat er tussen de dee’s telkens
een versnelling plaatsneemt.
4) Straal zal steeds toenemen, net als de snelheid. Als deze voldoende
hoog zijn dan kunnen de deeltjes naar de trefplaat.
De tijd die een deeltje nodig heeft in het magnetisch veld is onafhankelijk van v. De tijd dat nodig
is om het potentiaalverschil om te wisselen is onafhankelijk van de snelheid en de straal. Het gaat
dus over een constant tijdsinterval.
Los beneficios de comprar resúmenes en Stuvia estan en línea:
Garantiza la calidad de los comentarios
Compradores de Stuvia evaluaron más de 700.000 resúmenes. Así estas seguro que compras los mejores documentos!
Compra fácil y rápido
Puedes pagar rápidamente y en una vez con iDeal, tarjeta de crédito o con tu crédito de Stuvia. Sin tener que hacerte miembro.
Enfócate en lo más importante
Tus compañeros escriben los resúmenes. Por eso tienes la seguridad que tienes un resumen actual y confiable.
Así llegas a la conclusión rapidamente!
Preguntas frecuentes
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
100% de satisfacción garantizada: ¿Cómo funciona?
Nuestra garantía de satisfacción le asegura que siempre encontrará un documento de estudio a tu medida. Tu rellenas un formulario y nuestro equipo de atención al cliente se encarga del resto.
Who am I buying this summary from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller caramestdag. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy this summary for 3,49 €. You're not tied to anything after your purchase.
