2015 Lý thuyết trường điện từ Nguyễn Việt Sơn 1 LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Chương 2 Khái niệm cơ bản về trường điện từ I Khái niệm cơ bản II Thông số cơ bản của trường điện từ & môi trường mang điện III[.]
LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Chương 2: Khái niệm trường điện từ I Khái niệm II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện III Cường độ điện trường điện tích điểm IV Cường độ điện trường điện tích khối liên tục V Cường độ điện trường điện tích đường VI Cường độ điện trường điện tích mặt VII Đường sức - Ống sức 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ I Khái niệm Định nghĩa: Trường điện từ dạng vật chất bản, chuyển động với vận tốc c hệ quy chiếu quán tính chân khơng, thể tồn vận động qua tương tác với dạng vật chất khác hạt môi trường mang điện Tính tồn tại: Trường điện từ có khả tác dụng động lực học lên vật thể, trường điện từ có lượng, động lượng phân bố, chuyển động không gian, với vận tốc hữu hạn Tính vận động: Thể khả tác dụng lên vật thể, môi trường (vd: lực lorenx) lan truyền tác dụng 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ I Khái niệm Trong hệ quy chiếu có qn tính, trường điện từ có hai mặt tương tác (lực Lorentz) với hạt (vật) mang điện tùy theo cách chuyển động vật hệ Lực điện FE: Thay đổi theo vị trí, khơng phụ thuộc vào vận tốc q eE FE vật (mặt điện trường) Lực từ FM: tác động vật chuyển động (mặt từ trường) FM F = FE + FM Điện trường, từ trường, lực Lorentz & lượng q eB chúng khái niệm tương đối (xét theo chuyển động vật mang điện hệ quy chiếu) 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn v LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Chương 2: Khái niệm trường điện từ I Khái niệm II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện III Cường độ điện trường điện tích điểm IV Cường độ điện trường điện tích khối liên tục V Cường độ điện trường điện tích đường VI Cường độ điện trường điện tích mặt VII Đường sức - Ống sức 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Để xây dựng mơ hình hệ Trường - Mơi trường mang điện, cần xác định thông số biểu diễn & mô tả hệ: Biến trạng thái: Đo & biểu diễn trạng thái trình động lực học hệ lực tương tác thành viên hệ Biến hành vi: Biểu diễn tính quy luật hoạt động, hành vi thực thể trình tương tác với thực thể khác 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Biến trạng thái vật mang điện Biến trạng thái vật mang điện điện tích q Đo lực tương tác lực (chịu tác dụng lực) với trường điện từ Có 02 loại hạt (vật) mang điện: Hạt mang điện tích âm: e = -1,6.10-19 (C) Hạt mang điện tích dương Hạt (vật) khơng mang điện (điện tích khơng) khơng có khả tương tác lực với trường điện từ 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Biến trạng thái trường điện từ a.Vector cường độ điện trường E: Xét vật nhỏ mang điện tích dq, đặt tĩnh hệ quy chiếu có qn tính, chịu lực dFE lân cận vật mang điện có điện trường Vector trạng thái cường độ điện trường biến trạng thái đo & biểu diễn lực tác động điện lực Lorenx lân cận vật mang điện trường điện từ: dFE = dqE Thứ nguyên: [ E ] [ F ] N Nm V [q ] C Cm m 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Biến trạng thái trường điện từ b Vector cường độ từ cảm B: Xét vật nhỏ mang điện tích dq, chuyển động hệ quy chiếu có qn tính, chịu lực dFM lân cận vật mang điện có từ trường Lực dFM hướng theo chiều eF, vng góc với vận tốc v hạt mang điện, vng góc với vector đơn vị eB xác định theo điểm hệ quy chiếu dFM dq( v B) dqvBev eB dl Mặt khác: dqv dq idl dt [T] Ta có: dFM iBdlev eB 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Tính tương đối E & B Điện trường E & từ trường B: Những thể trường điện từ hệ quy chiếu Trường điện từ “cảm nhận” thông qua E & B Xác định theo chuyển động hạt mang điện (mang tính tương đối) F FE FM q(E v B) Lực Lorenz gồm thành phần: Không đổi: FE qE Phụ thuộc vào hệ quy chiếu: 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn FM q( v B) Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường mang điện Quan hệ điện tích q & lực tĩnh điện - Luật Coulomb Luật Coulomb luật tương tác hạt mang điện: Độ lớn lực tương tác hạt mang điện tỷ lệ thuận với điện tích q1, q2, tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Q1Q2 F k r đó: k 4 với 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn ε0: số điện môi chân không Q1, Q2: điện tích hạt mang điện 12 8,854.10 F /m 7 4 10 c 10 ... điện - Luật Coulomb Luật Coulomb luật tương tác hạt mang điện: Độ lớn lực tương tác hạt mang điện tỷ lệ thuận với điện tích q1, q2, tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng Q1Q2 F k r đó:... cách chúng Q1Q2 F k r đó: k 4 với 20 15 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn ε0: số điện môi chân không Q1, Q2: điện tích hạt mang điện 12 8,854.10 F /m 7 4 10 c 10 ... đường VI Cường độ điện trường điện tích mặt VII Đường sức - Ống sức 20 15 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn Chương 2: Khái niệm trường điện từ II Thông số trường điện từ & môi trường