GenPhyExercises



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1. ch26

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1.1. p1


$I=\frac{\Delta Q}{\Delta t}=qnv_dA$
$v_d=\frac{I}{qnA}$


$J=qnv_d$
$v_d=\frac{J}{qn}$
v_d=drift velocity
J=전류 밀도
q=전자 전하
n=개수 밀도
1/((7.4e-7)*(8.4e28)*(1.6e-19))=0.0001


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1.2. p2

A는 r=0.5, B는 r=1(밖), r=0.5(안)
면적은 r^2에 비례하므로
0.5^2:(1^2-0.5^2)=0.25:0.75=1:3

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1.3. p3

5.0mm=5e-3m
2.0cm=2e-2m
P=1.0W=1.0J/s, P=I²R, P=V²/R
비저항 ρ=3.5e-5
저항R = ρ × (길이) / (단면적) = (3.5e-5)*(2e-2)/(pi*(5e-3)^2) = 0.00891268
I²=P/R=112.2, I=10.59, J=I/A=10.59/(pi*(5e-3)^2)=1.34836 × 10^5=1.3e5 A/m^2 (a)
V²=PR=0.0089, V=0.0943=9.4e-2 (b)

=p64

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1.4. p4

=p77
기체 온도가 변하지 않으려면,
$P_{\rm R}=i^2R$
과 피스톤의 에너지 증가 비율
$P_{\rm m}=mg(dh/dt)=mgv$
이 같아야 함
$i^2R=mgv$
$v=\frac{i^2R}{mg}=\frac{(0.24A)^2(550\Omega)}{(12kg)(9.8m/s^2)}=0.27m/s$


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2. ch 27


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2.1. p1

반지름 d/2이고 길이 9L인 도선의 저항 = rho * (9L) / pi*(d/2)^2 = 36*rho*L / pi*d^2
반지름 x이고 길이 L인 도선의 저항 = rho * (L) / pi*(x^2) = rho*L / pi*x^2
36:d^2=1:x^2
d^2=36*x^2
x^2=d^2/36, x=d/6
구하는 2x는 d/3
C

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2.2. p2

전체 emf = E1-E2
전체 내부 저항 = r+r=2r

전류: I = (total emf)/(total resistance) -= (E1-E2)/(2r)
Current is the same everywhere as it is a series circuit.

Power in smaller cell (cell 2) P = VI = (emf) x I = E2 x (E1-E2)/(2r) = (E1-E2)E2/2r
전력 = P = VI = (emf)*

This is answer D
If you connect a 2V emf cell and a 1.5V emf cell the 'wrong way round', the overall emf is 2-1.5=0.5V, because the 'driving force' of one cell is partly cancelled by the opposite 'driving force' of the other.

So the overall emf = E1- E2

Internal resistance of cells can be thought of simply as series resistors. So the total resistance is r+r=2r

The circuit is equivalent to a cell of emf (E2-E1), connected to a resistance of 2r.

Current: I = (total emf)/(total resistance) -= (E1-E2)/(2r)
Current is the same everywhere as it is a series circuit.

Power in smaller cell (cell 2) P = VI = (emf) x I = E2 x (E1-E2)/(2r) = (E1-E2)E2/2r

This is answer D.

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2.3. p3

= p23
(a) 아래쪽에 고리 법칙 적용하면
$\mathcal{E}_2-i_1R_1=0$
$i_1=\frac{\mathcal{E}_2}{R_1}=\frac{5.0V}{100\Omega}=0.05A$

(b) 위쪽에 적용하면
$E_1-E_2-E_3-i_2R_2=0$
$i_2=\frac{E_1-E_2-E_3}{R_2}=\frac{6.0V-5.0V-4.0V}{50\Omega}=-0.060A$

(c) If $V_b$ is the potential at point b, then the potential at point a is
$V_a=V_b+E_3+E_2$
so
$V_a-V_b=E_3+E_2=4.0V+5.0V=9.0V$


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2.4. p4

= p79
전하
$q(t)=EC(1-e^{-t/RC})$
충전전류
$i(t)=dq/dt=(E/R)e^{-t/RC}$
emf 장치 에너지 공급율
$P=Eidt$

(a)
emf가 주는 에너지는
$U=\int_0^{\infty}Pdt=\int Eidt=\frac{E^2}{R}\int e^{-t/RC}dt=CE^2=2U_C$
capacitor에 저장된 에너지는
$U_C=\frac12CE^2$

(b)
$U_R=\int_0^{\infty}i^2Rdt=\frac{E^2}{R}\int e^{-2t/RC}dt=\frac12CE^2$


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3. ch 28

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3.1. p1

E=5e5
B=0.8
a=0 : qE=qvB
v=E/B= 625000
D

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3.2. p2

$\mu=IA=5.0e-4$
$B=0.50T$
$W=U_f-U_i=-\mu B\cos\theta_f+\mu B\cos\theta_i$
$=0+5\times 10^{-4}\times 0.5=2.5\times 10^{-4}J$

B
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3.3. p3

=p15

(a)
$|\vec{E}|=v|\vec{B}|=(20.0m/s)(30.0T)=600V/m$
$\vec{E}=-(0.600V/m)\hat{k}$
F는 상쇄됨(vanish)

(b)
V=Ed=(600V/m)(2.00m)=1200V
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3.4. p4

=p51



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4. 예전에 frontpage에 있던 내용


다음 주(9월 17일) 오후 7시까지 21장, 22장 보고서를 제출
21장
p3 =p16
(a)
q3와 q1이 매우 가까울 때 +x방향으로 힘이 존재
그래서 q1은 q3과 같은 부호
q3이 +전하이므로 q1도 +전하

(b)
그래프 한 칸은 2.0cm
그래프가 0을 지나고
입자3이 사이에 있으므로, (F=0이 가능하려면) q1은 q2와 같은 부호를 가져야 한다
F=0이 되는 점 P(입자1에서 거리 r=0.020m, 입자2에서 거리 d=0.060mm)
에서 쿨롱법칙을 쓰면,
$k_e\frac{q_1q_3}{r^2}=k_e\frac{q_2q_3}{d^2}$
=>
$q_2=\frac{q_1d^2}{r^2}=q_1(\frac{0.060m}{0.020m})^2=9.0q_1$
$q_2/q_1=9.0$

p4 =p31
구의 면적 $4\pi R^2=4\pi(6.4\times 10^6m)^2=5.1\times 10^{14} m^2$
$i=? 5.1\times 10^{14}m^2 ? \left( 1500 protons / s \cdot m^2 \right) ? 1.6\times 10^{-19} C/proton ? = 0.122 A$
?는 이상한 기호
->
1초당 1m^2에는 1500proton: $1500\times 1.6\times 10^{-19}C/s\cdot m^2=2.4×10^{-16}$
면적을 곱하면
0.12 A

22장
p1
F=qE, q=F/E를 p=qd에 대입하면 p=Fd/E
tau=Fdsin(theta), Fd=tau/sin(theta)
p=Fd/E=tau/Esin(theta)=(2.5e-7)/(300*sin(25deg))=1.9e-9
ref. http://tomoyo.ivyro.net/123/wiki.php/전기쌍극자모멘트,electric_dipole_moment

p3 =p19
(a)
점 P에서 전기장은
$|\vec{E}_{net}|=2E_1\sin\theta=2\left(k_e\frac{q}{(d/2)^2+r^2}\right)\frac{d/2}{\sqrt{(d/2)^2+r^2}}=k_e\frac{qd}{((d/2)^2+r^2)^{3/2}}$
$r\gg d$ 일 때 $((d/2)^2+r^2)^{3/2}\approx r^3$ 로 근사한다. thus
$\vec{E}_{net}|\approx k_e\frac{qd}{r^3}$
...........
$E=E_{+}-E_{-}$
$=k_e\frac{q}{r_{+}^2}-k_e\frac{q}{r_{-}^2}$
$=k_eq\left(\frac{1}{(r-0.5d)^2}-\frac{1}{(r+0.5d)^2}\right)$
$=\frac{k_eq}{r^2}\frac{2d/r}{(1-(d/2r)^2)^2}$
$=\frac{k_eq}{2r^3}\frac{d}{(1-(d/2r)^2)^2}$
r >> d 이면
$E=\frac{1}{2\pi\epsilon_0}\frac{qd}{r^3}$
p=qd
....
theta를 지정해 주어야 하고
E=2Esin(theta)
전기장E는 k_e(q)/(r^2)이므로

(b)
P의 아래(-y, -j) 방향으로 net electric field가 존재.

p4 =p48 (a,b만 있음)
$F=eE, F=ma, a=F/m=eE/m$
(a) 거리 R에서 $|a|$ 는
$a=\frac{e\sigma(2-\sqrt{2})}{4m\epsilon_0}=1.16\times 10^{16} m/s^2 $
(b) 거리 R/100 에서
$a=\frac{e\sigma(10001-\sqrt{10001})}{20002 m\epsilon_0}=3.94\times 10^{16}m/s^2$


9. 24(월)~26(수) 추석

넣을것
1학년세미나II geks006 36
심화글쓰기 spfl131 04
academic english II (ifls 67-95; 84 85 88)
과학기술과지식재산 egrn203 00

좌석은 KLIB앱으로 통합 (KU 모바일 x)

Modified on 9:38 pm, August 4, 2020.
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