2.3.1
a) = ( 0-0 , 2 - -1 , 0-0 ) = ( 0 , 3 , 0 )
b) × ( , 0 , 10 ) = ( 0-0 , 3- 0 , 0-0 )
2.3.2
Het veld van een puntlading is: E = ( x / ( + + , y / ( + + , z / ( + + ). Rotatie nemen levert:
× = ( (3yz - 3yz) / ( + + , (3xz - 3xz) / ( + + , (3xy - 3xy) / ( + + ) = ( 0 , 0 , 0 ).
2.3.3
= ( - , - + , 0 )
= × = ( 0 , 0 , - + + - ( - - ) ) = ( 0 , 0 , -1 + ).
Dus J(r) = (1 - r/R ). Dit lijkt op de ladingsdichtheid van opgave 8 in dagdeel 2 van de elektrostatica opgaven.
2.3.4
a) Het beschreven B-veld wordt gegeven door: = ( y , -x , 0 ).
= ( 0 , 0 , - - / - ( + / ) ) = ( 0 , 0 , - 2r - r ) = ( 0 , 0 , - 3r ).
b) Neem een cirkel rond de z-as met straal r. De totale stroom die daar doorheen loopt is: I = = 2π. Verder is = 2πr B.
Dus B = = . Klopt!
2.3.5
a) Links van alle platen is het B-veld ( + + ) Tesla, tussen de linker- en de middelste plaat (- + + ) Tesla, en tussen de middelste en de rechter plaat (- - + )Tesla. Hieruit kun je , en oplossen: = 2,4 A, = 4,8 A, en = 8,8 A.
b) Het veld rechts van de rechter plaat is precies tegengesteld aan het veld links van de linker plaat.
2.3.6
a) Om het B-veld te berekenen nemen we een rechthoek. Een zijde (lengte a, met a<<l) ligt langs de as van de spoel. De andere zijde met lengte a ligt buiten de spoel, en de twee resterende zijden met lengte b staan (uiteraard) loodrecht op de as van de spoel. Laat nu b naar oneindig gaan, dan ligt een van de zijden met lengte a oneindig ver weg en is het B-veld daar nul, zodat dat stuk niet zal bijdragen in de kringintegraal van B. De twee stukken loodrecht op de cylinder-as leveren ook niks op, want uit de symmetrie volgt dat de radiele component van nul is. Verder is het B-veld in de spoel homogeen dus we krijgen: = aB. De ingesloten stroom in het loopje is aNI. Het B-veld wordt dus: B = NI.
b) Neem nu als loop een cirkel langs de hartlijn van de donut. De lengte van de loop is dus 2πR, met R de straal van de donut. We krijgen nu: = 2πR B = 2πR NI, dus B = NI. Dit is hetzelfde als bij de spoel. Een donut is in feite een lange spoel waarvan het begin en het einde aan elkaar zijn 'geplakt'.