Vật lý đại cương - Trường điện từ pptx

TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Bách khoa Hμ nội... Luận điểm thứ nhất của MắcXoen Maxwell1.1.. Phát biểu luận điểm 0 l d E C ≠ ∫ r r C Luận điểm thứ nhất: Bất kì một từ tr

Ch−¬ng 7 Tr−êng ®iÖn tõ

Bμi giảng Vật lý đại cương

Tác giả: PGS TS Đỗ Ngọc Uấn

Viện Vật lý kỹ thuật Trường ĐH Bách khoa Hμ nội

1 Luận điểm thứ nhất của MắcXoen (Maxwell)

1.1 Phát biểu luận điểm

0 l

d E C

≠

∫ r r C

Luận điểm thứ nhất: Bất kì một từ trường nμo

biến đổi theo thời gian cũng sinh ra một điện

trường xoáy

Điện trường gây ra dòng điện cảm ứng có đường sức khép kín =>Điện trường xoáy

C I

B r

đang tăng

E r

E r

+ +

+

+ +

-C I

0 l

d E

C

=

∫ r r

Điện trường tĩnh

Điện trường xoáy

1.2 Phương trình Mắcxoen-Faraday

S

d r

l

d r

E r

SĐĐ cảm ứng

∫

ư

=

Φ

ư

=

ε

S

m

dt

d dt

S

C Theo định nghĩa SĐĐ: Edl

C C

r

r

∫

=

ε

∫

∫ = ư

S C

S d

B dt

d l

d

Er r r r

Lưu số của véc tơ cường độ điện trường dọc theo một đường cong kín bất kì bằng về giá trị tuyệt

đối nhưng trái dấu với tốc độ biến thiên theo thời gian của từ thông qua diện tích giới hạn bởi

đường cong đó

B r

Dạng vi phân phương trình Mắcxoen-Faraday

∫

S C

S d E rot l

d

Er r r r

) y

E

-x

E (

k

) x

E

-z

E (

j

) z

E

-y

E (

i E

∂

∂

∂

∂ +

∂

∂

∂

∂ +

∂

∂

∂

∂

r

S d

) dt

B

d (

S d E rot

S S

r

r r

r

∫

t

B E

rot

∂

∂

ư

=

r r

z y

x E E E

z y

x

k j

i E

rot

∂

∂

∂

∂

∂

∂

=

r r

r r

∫

∫ = ư

S C

S d

B dt

d l

d

Er r r r

ý nghĩa: Xác định cường độ điện trường khi

biết qui luậtbiến đổi từ trường theo thời gian

2 Luận điểm thứ hai của MắcXoen (Maxwell)

2.1 Phát biểu luận điểm:

Bất kì một điện trường nμo biến thiên theo thời gian cũng sinh ra từ trường

2.2 Phương trình MắcXoen-Ampe

Dòng điện dịch lμ dòng điện tương đương với

điện trườngbiến đổi theo thời gian về phương diện sinh ra từ trường

K

0 dt

dE ≠

0 dt

dE =

t I

C R

K

dt

dE ≠

0 dt

dE = I

t Dòng qua tụ C lμ dòng điện dịch Id

Id

Dòng qua R lμ dòng điện dẫn I I=Id

Mật độ dòng điện dịch:

S

I S

I

Jd = d = dt

dq

I =

dt

d )

S

q ( dt

d dt

dq S

1

D=σ

dt

dD

Jd =

t

D

Jd

∂

∂

=

r r

Véc tơ mật độ dòng điện dịch bằng tốc

độ biến thiên theo thời gian của véc tơ cảm ứng điện

Xét về phương diện sinh ra từ trường thì bất cứ một điện trường nμo biến đổi theo thời gian cũng giống như một dòng điện gọi lμ dòng điện dịch

có véc tơ mật độ dòng

véc tơ cảm ứng điện t

D

Jd

∂

∂

=

r r

D r

Trong điện môi có phân cực nên D r 0E r P re

+ ε

=

t

P t

E

∂

∂ +

∂

∂ ε

=

r

r r

Phương trình MắcXoen-Ampe:

t

D

Jd

∂

∂

=

r r

S

d r J

r

C S

ĐL về dòng tp (Ampe)

H r l

d r

t

D J

Jtp

∂

∂ +

=

r r

r

C

tp I l

d

Hr r

=

S S

tp

t

D J

( S

d J

∫

∫ = + ∂∂

S C

S d

) t

D J

( l

d

Hr r r r r

Lưu số của véc tơ cường độ từ trường dọc theo

đường cong kín bất kì bằng cường độ dòng điện toμn phần chạy qua diện tích giới hạn bởi đường cong kín đó

PT M-A dạng tích phân

Phương trình M-A dạng vi phân

t

∂

ý nghĩa: Xác định cường độ từ trường khi biết

D J

H rot r = r + ∂ r

dòng vμ qui luật phân bố, biến đổi điện trường theo thời gian

3 Trường điện từ vμ hệ thống PT Măcxoen

Điện trường vμ từ trường đồng thời tồn tại

trong không gian tạo thμnh một trường thống nhất gọi lμ trường điện từ

Năng lượng trường điện từ: mật độ năng lượng

m

e + ϖ ϖ

=

2

1 )

H E

( 2

0

2

ε

= Năng lượng trường điện từ trong thể tích V

∫

=

V

2 0

2 0

V

dV )

H E

( 2

1 dV

W

dV )

BH ED

( 2

1

V

=

Hệ thống PT Măcxoen

p/t M-F

∫

∫ = ư

S C

S d

B dt

d l

d

∫

∫ = + ∂∂

S

D J

( l

d

Hr r r r ) d S r

• Dạng tích phân:

Đ/L O-G đối với điện trường

Đ/L O-G đối với từ trường

∑

i

i S

q S

d

D r r

0 S

d B S

=

∫ r r

Các p/t liên hệ trường

E

ε ε

σ

μ μ

=

• Dạng vi phân

t

B E

rot

∂

∂

ư

=

r r

t

D J

H

rot

∂

∂ +

=

r r

r

0 B

divr =

§iÖn tr−êng vμ tõ tr−êng

) t , z , y , x ( E

E r r

=

) t , z , y , x ( D

D r r

=

) t , z , y , x ( H

=

) t , z , y , x ( B

B r r

=

§iÖn tr−êng tÜnh vμ

) z , y , x ( E

E r r

=

) z , y , x ( D

D r r

=

) z , y , x ( H

=

) z , y , x ( B

B r r

=

tõ tr−êng tÜnh

0

0 l

d

E

C

=

∫ r r rot Er = 0

∑

i

i S

q S

d

D r r

ρ

= D div r

E

ε ε

=

I l

d H

C

=

∫ r r rot H r J r

=

0 S

d B

S

=

∫ r r div Br = 0

H

μ μ

=

Sãng ®iÖn tõ

) t , z , y , x ( E

E r r

=

) t , z , y , x ( D

D r r

=

) t , z , y , x ( H

=

) t , z , y , x ( B

B r r

=

0

=

ρ

0

J = r

t

B E

rot

∂

∂

−

=

r r

t

D H

rot

∂

∂

=

r r

0 D

div r =

E

ε ε

r

H

μ μ

=

• Dù ®o¸n ®−îc tån t¹i sãng ®iÖn tõ

• X©y dùng thuyÕt ®iÖn tõ vÒ sãng ¸nh s¸ng λ=0,45÷0,75 μm

• Tr−íc thùc nghiÖm 20 n¨m