+ All Categories
Home > Documents > E&M A1E&M A2

E&M A1E&M A2

Date post: 16-Nov-2021
Category:
Upload: others
View: 0 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
14
Transcript
Page 1: E&M A1E&M A2

 

 

 

Kees Uiterwaal
Typewritten Text
E&M A1
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
E&M A2
Page 2: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

 

Page 3: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

 

Page 4: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

Kees Uiterwaal
Typewritten Text
E&M A4
Page 5: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

Page 6: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

E&M B2  

 

 

 

 B2    Suppose the electric field inside a large 

piece of isotropic dielectric is 0E , so that the 

electric  displacement  is 0 0 0

D E P . Now 

a  long,  thin,  needle‐shaped  cavity  is  hol‐

lowed out of  the material. This  cavity  runs 

parallel to P. We assume the polarization is 

“frozen  in”,  so  it doesn’t  change when  the 

cavity is made. We also assume the cavity is 

small  enough  that 0 0

,   ,  and P E D  are  essen‐

tially uniform in the solid. 

  

a. Find the electric field vector E  at the center of the cavity in terms of 0E  and P. 

b. Find the electric displacement vector D at the center of the cavity in terms of 0

D  and P.

 

Part a. The boundary condition for the E field is  above below

0

ˆ

E E n , but here  bˆ 0 P n , 

so   in needle solid 0 E E E .  

Part b. We have no polarization in the cavity, so  in needleP 0 . 

Hence,   in needle 0 in needle in needle 0 0 0 D E P E D P  

 

 

 

 

Page 7: E&M A1E&M A2

    Preliminary Examination 

 

 

Page 8: E&M A1E&M A2

E&M B4   

 B4    Consider a sphere of radius R with a constant uniform magnetization M.  The magnetic 

field inside the sphere is given by  203

B M .  

 

a. Calculate the surface current density at any point on the surface. 

b. Calculate the tangential component of the B field just outside the sphere. 

c. Calculate the normal component of the B field just outside the sphere.   

 

 

SOLUTION 

 

We’ll need 

  

We also have   ˆ ˆ ˆ ˆˆ ˆ ˆ ˆˆ (cos sin ) sin sin ( ) sin z r r θ r θ r φ φ   

Define these quantities: (i)

(i)

(o)

(o)

 inside field perpendicular

 inside field parallel

 outside field perpendicular

 outside field parallel

B

B

B

B

 

(i) (i)

(i) 2 2 2 2 20 0 0 0 03 3 3 3 3

ˆ ˆˆ ˆˆ (cos sin ) cos sinM M M M

B B

B M z r θ r θ

 

b b, b,

NOTE: this is  !

b, b,

ˆˆ ˆˆ  sin

ˆso   sin    and     

M M

M

K K K M n z r φ

K φ K 0

 

Page 9: E&M A1E&M A2

 (o)  (i)

 (o)  (i) 203

is 0

 (o)  (i)

0

 (o)  (i) 2 10 0 0 03 3

ˆ ˆ  so cos

ˆˆˆ ˆsin sin

ˆ ˆ ˆ ˆsin sin sin sin

M

M M

M M M M

B BK n B B r

B BK n φ r θ

B B θ θ θ θ

 

Page 10: E&M A1E&M A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum A1
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
------------------------------------------------------------------------------------------------
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum A3
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
------------------------------------------------------------------------------------------
Page 11: E&M A1E&M A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum A4
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
-------------------------------------------------------------------------------------------
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum B1
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
----------------------------------------------------------------------------------------
Page 12: E&M A1E&M A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum B2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
-----------------------------------------------------------------------------------
Page 13: E&M A1E&M A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum B3
Page 14: E&M A1E&M A2
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
-----------------------------------------------------------------------------------------
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
Quantum B4
Kees Uiterwaal
Typewritten Text
---------------------------------------------------------------------------------------

Recommended