Physik B

Juhu! Ich habe Physik B – Elektrodynamik und Optik bestanden!

Wen es interessiert, hier die Klausur als Gedächtnisprotokoll zum Selberrechnen:
Aufgabe 1:

Gegeben sei eine Ringförmige Ladungsverteilung auf einem Kreis in der x-y-Ebene um die z-Achse mit Linienladungsdichte sigma. Berechnen sie für Punkte auf der z-Achse die elektrische Feldstärke.

Aufgabe 2:

+
---------------------------
               +-------------------------+
               |           epsilon_r     |
               +-------------------------+
---------------------------
-

in einen Kondensator der Abmessungen L x b x d wird bei konstaner Spannung ein Kern mit DK epsilon_r eingeführt. Sei x die Länge des Kondensators, in den der Kern noch nicht eingeführt wurde. Berechnen Sie
a) Die Kapazität des Kondensators C(x) Tipp: Fassen sie das System als zwei parallelgeschaltete Kondensatoren auf
b) die Feld-Energie
c) die Kraft

Aufgabe 3:

Ein Kondensator entläd sich über einen Widerstand. Berechnen sie I(t). Zu welchem Zeitpunkt ist der Strom auf die Hälfte abgefallen, wieviel Leistung wurde bis dahin umgesetzt?
Tipp: Stellen Sie die Differentialgleichung für I(t) auf und setzen sie I(t)=I_0 exp(lambda t) an.

Aufgabe 4:

Gegeben sei ein Hohlleiter mit Radien R_1 (innen) und R_2 (aussen). In dem ganzen Leiter fließt über die gesamte Querschnittsfläche homogen verteilt der Strom I. Zeigen sie mit Hilfe des Ampereschen Gesetzes, dass für das Magnetfeld in Abhängigkeit vom Radius gilt:
B(r) = 0 für r < R_1
B(r) = µI/2PI * (r²-R_1²)/(R_1²-R_2²) für R_1 < r < R_2
B(r) = µI/2PI * 1/r²

(Bei den Formeln bin ich mir ziemlich unsicher)

Aufgabe 5:

Ein Elektron wird in ein homogenes Magnetfeld geschossen. Zeigen sie, dass das Elektron eine Spiralbewegung beschreibt, es sei denn, es bewegt sich parallel zum Magnetfeld. Welche Winkelgeschwindigkeit ergibt sich?
Tipp: Stellen Sie die Bewegungsgleichung auf und setzen Sie

'   / vsenkr * sin(wt) \
v = | vsenkr * cos(wt) | an.
    \    vparral       /

Aufgabe 6:

-------------------------------------------
'-,  eps                                  /
   '-,                                   /
      '-,              n=sqrt(2)        /
         '-,                           /
            '-,                       /
             ,-'-,                   /
          ,-'     '-,               /
       ,-'           '-,           /
                        '-,   ,., /  n=1
                           '-, o /
                              '-'

Ein Winkel wird in ein Spitzwinkliges Prisma mit Brechungsindex n unter einem Winkel von 45° Eingestrahlt. Sei eps=30°.
a) Berechnen sie den Brechungswinkel bei Eintritt in das Prisma
b) Prüfen Sie,ob an der Hypertenuse die Bedingung für Totalreflexion erfüllt ist und berechnen Sie den Reflexionswinkel.
c) Unter welchem Winkel verlässt der Lichtstrahl das Prisma. Welchen Winkel delta schließt der ausfallende mit dem einfallenden Strahl ein?
Hinweils: sin(30°) = 1/2 sin(45°) = 1/sqrt(2)
Totalreflexion: sin(alpha_Grenz) = n2/n1