\documentclass[11pt,a4paper]{article} \usepackage{epsfig} \usepackage[norsk]{babel} \topmargin=-1.5cm \oddsidemargin=-1.0cm \evensidemargin=-1.0cm \textheight=25cm \textwidth=18cm \setlength{\parindent}{0cm} \begin{document} \newcommand{\bold}[1]{\mbox{\boldmath $#1$}} \begin{center} \begin{bf} TFY4104/TFY4125 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 10. \end{bf} \end{center} \vspace{5mm} {\bf Oppgave 1}\\ Hva er kapasitansen til en platekondensator med sirkul{\ae}re skiver med radius 10 cm i innbyrdes avstand 3 mm? \\ A 53 pF \\ B 73 pF \\ C 93 pF \\ D 113 pF \\ E 133 pF \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 2}\\ En parallellkobling av to kapasitanser p{\aa} 10 nF og 15 nF er koblet i serie med en p{\aa} 5 nF og en p{\aa} 20 nF. Hva er oppkoblingens totale kapasitans? \\ A 3.4 nF \\ B 4.4 nF \\ C 5.4 nF \\ D 6.4 nF \\ E 7.4 nF \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 3}\\ To store parallelle metallplater i kort innbyrdes avstand $d$ har ladning hhv $\sigma$ og $-\sigma$ pr flateenhet. Ei metallskive med tykkelse $d/3$ fyller den midterste tredjedelen av volumet mellom metallplatene. Hva er potensialforskjellen $V$ mellom de to metallplatene? \\ A $V = \sigma d/3\varepsilon_0$ \\ B $V = 2\sigma d/3\varepsilon_0$ \\ C $V = \sigma d/\varepsilon_0$ \\ D $V = 4\sigma d/3\varepsilon_0$ \\ E $V = 5\sigma d/3\varepsilon_0$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 4}\\ En kubisk tank er fylt med bensin, med relativ permittivitet 2.0. To av tankens motst{\aa}ende (vertikale) metallvegger er tilf{\o}rt like mye ladning, med motsatt fortegn, slik at potensialforskjellen mellom disse to veggene er 5 V n{\aa}r tanken er helt full. Ei r{\o}d lampe begynner {\aa} lyse n{\aa}r 90\% av bensinen er brukt opp. Hva er n{\aa} potensialforskjellen mellom de to veggene? (Tips: Parallellkobling av bensinfylt og luftfylt kondensator.) \\ A 1 V \\ B 3 V \\ C 5 V \\ D 7 V \\ E 9 V \\ \newpage \vspace{5mm} {\bf Oppgave 5}\\ Hvor mye energi er lagret i en luftfylt platekondensator med plateareal 20 cm$^2$ og plateavstand 2 mm n{\aa}r spenningen (potensialforskjellen) mellom metallplatene er 9 V? \\ A 0.36 pJ \\ B 0.36 nJ \\ C 0.36 $\mu$J \\ D 0.36 mJ \\ E 0.36 J \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 6}\\ Ei metallkule med radius $R$ tilf{\o}res en ladning $Q$ som fordeler seg jevnt p{\aa} kulas overflate, slik at den elektriske feltstyrken blir $E(r)=Q/4\pi\varepsilon_0 r^2$ (for $r>R$). Hvor mye energi $U_E$ er lagret i det elektriske feltet utenfor kula? (Tips: Del opp volumet utenfor kula i tynne kuleskall med radius $r$, tykkelse $dr$, og dermed volum $dV=4\pi r^2 dr$.) \\ A $U_E = Q^2/8\pi\varepsilon_0 R$ \\ B $U_E = Q^2/4\pi\varepsilon_0 R$ \\ C $U_E = Q^2/2\pi\varepsilon_0 R$ \\ D $U_E = Q^2/\pi\varepsilon_0 R$ \\ E $U_E = 2Q^2/\pi\varepsilon_0 R$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 7}\\ Elektrisk ledningsevne og konsentrasjonen av frie elektroner i aluminium har ved romtemperatur verdiene $3.5\cdot10^7$ og $1.8\cdot10^{29}$ i SI-enheter. Hva blir da midlere tid $\tau$ mellom kollisjoner for frie elektroner i Al, med utgangspunkt i Drudes modell for elektrisk ledningsevne? \\ A $\tau = 1$ fs \\ B $\tau = 4$ fs \\ C $\tau = 7$ fs \\ D $\tau = 10$ fs \\ E $\tau = 13$ fs \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 8}\\ Gull har resistivitet $\rho_0 = 2.44 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m ved $20^\circ$C og temperaturkoeffisient $\alpha\;(=d\rho/\rho_0 dT)\;=0.0034$ K$^{-1}$. Hva er da resistiviteten i gull ved temperatur $80^\circ$C? \\ A $2.34 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m \\ B $2.54 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m \\ C $2.74 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m \\ D $2.94 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m \\ E $3.14 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m \\ \newpage \vspace{5mm} {\bf Oppgave 9}\\ Hva er motstanden til en 1 m lang kobberledning med tverrsnitt 2.5 mm$^2$ ved $20^\circ$C? Ved denne temperaturen har kobber en resistivitet $1.68 \cdot 10^{-8}\;\Omega$m. \\ A 6.7 m$\Omega$ \\ B 0.67 $\Omega$ \\ C 67 $\Omega$ \\ D 67 k$\Omega$ \\ E 0.67 M$\Omega$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 10}\\ Hva er total resistans til tre parallellkoblede motstander $R$, $3R$ og $9R$? \\ A $13R$ \\ B $R/13$ \\ C $13R/9$ \\ D $9R/13$ \\ E $3R/13$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 11}\\ Hva er total resistans til en seriekobling av tre motstander $R$, $3R$ og $9R$? \\ A $13R$ \\ B $R/13$ \\ C $13R/9$ \\ D $9R/13$ \\ E $3R/13$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 12}\\ Et batteri p{\aa} 9 V er koblet til en parallellkobling av tre motstander p{\aa} hhv 1, 3 og 9 k$\Omega$. Hva er str{\o}mmen i motstanden p{\aa} 3 k$\Omega$? \\ A 3 mA \\ B 8 mA \\ C 13 mA \\ D 18 mA \\ E 23 mA \\ \newpage \vspace{5mm} {\bf Oppgave 13}\\ Hva blir total str{\o}m i kretsen i forrige oppgave? \\ A 3 mA \\ B 8 mA \\ C 13 mA \\ D 18 mA \\ E 23 mA \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 14}\\ Hvor stor effekt leverer batteriet i oppgave 12? \\ A ca 1 mW \\ B ca 0.1 W \\ C ca 10 W \\ D ca 1 kW \\ E ca 10 kW \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 15}\\ P{\aa} batteriet i oppgave 12 st{\aa}r det {\em 2000 mAh}. Hvor lenge varer det da i oppgave 12? \\ A ca et kvarter \\ B et par timer \\ C ca ti timer \\ D ca femti timer \\ E dr{\o}yt 150 timer \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 16}\\ Et batteri er koblet til tre like lysp{\ae}rer. P{\ae}re nr 1 er koblet i serie med en parallellkobling av p{\ae}re nr 2 og 3. P{\ae}rene kan betraktes som konstante motstander, slik at {\o}kt str{\o}mstyrke gir sterkere lys i p{\ae}ra. Dersom ei p{\ae}re skrus ut, blir det der en {\aa}pen krets og ingen str{\o}m. Hvis p{\ae}re nr 3 skrus ut, hvordan g{\aa}r det med lyset i p{\ae}re nr 1? \\ A Lyser med uendret styrke. \\ B Lyser svakere. \\ C Lyser sterkere. \\ D Slokker. \\ E Umulig {\aa} svare p{\aa}. \\ \newpage \vspace{5mm} {\bf Oppgave 17}\\ Samme situasjon som i oppgave 16. Hvis p{\ae}re nr 3 skrus ut, hvordan g{\aa}r det med lyset i p{\ae}re nr 2? \\ A Lyser med uendret styrke. \\ B Lyser svakere. \\ C Lyser sterkere. \\ D Slokker. \\ E Umulig {\aa} svare p{\aa}. \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 18}\\ Samme situasjon som i oppgave 16. Hvis p{\ae}re nr 1 skrus ut, hvordan g{\aa}r det med lyset i p{\ae}re nr 3? \\ A Lyser med uendret styrke. \\ B Lyser svakere. \\ C Lyser sterkere. \\ D Slokker. \\ E Umulig {\aa} svare p{\aa}. \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 19}\\ I en kobbertr{\aa}d med tverrsnitt 1.5 mm$^2$ g{\aa}r det en elektrisk str{\o}m p{\aa} 6.0 mA. Hva er str{\o}mtettheten? (Anta uniform str{\o}mtetthet.) \\ A 2.5 A/m$^2$ \\ B 4.0 A/m$^2$ \\ C 2.5 kA/m$^2$ \\ D 4.0 kA/m$^2$ \\ E 9.0 kA/m$^2$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 20}\\ Str{\o}mmen i forrige oppgave skyldes en p{\aa}trykt spenning p{\aa} 1.5 nV. Hva er da lederens konduktans $G$? Enheten S, siemens, er ikke annet enn $1/\Omega$. \\ A G = 4.0 mS \\ B G = 4.0 S \\ C G = 4.0 kS \\ D G = 4.0 MS \\ E G = 4.0 GS \\ \end{document}