Bài giảng vật lý đại cương 2

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG I TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN Mở đầu Định luật Coulomb Điện trường Định lý Gauss Điện Cường độ điện trường điện Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mở đầu Điện tích  Thuộc tính tự nhiên hạt có kích thước nhỏ (không thể nhìn thấy mắt thường) tạo lên liên kết điện nguyên tử Nguyên tử  Phần tử sở cấu tạo vật chất:  Trạng thái bình thường: trung hòa điện  số e p nhau,  p gắn cố định hạt nhân nguyên tử, e dễ dàng di chuyển  dễ tạo cân điện tích vật trung hòa điện cho tiếp xúc với  tạo i-ôn Proton (p): điện tích (+) Neutron: Không điện tích Electron (e) - điện tử: điện tích (-) Điện tích điểm  Điện tích có kích thước không đáng kể so với khoảng cách điện tích điểm không gian nằm vùng ảnh hưởng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mở đầu Điện tích nguyên tố  Điện tích electron (hoặc proton) có giá trị là 1,6 10-19 C, qui ước làm giá trị đơn vi điện tích Hạt Khối lượng Điện tích Electron 9,11.10-31 kg -1,60.10-19 C (-e) Proton 1,672.10-27 kg +1,60.10-19 C (+p) Neutron 1,674.10-27 kg Điện tích vật thể tích điện  Đại lượng vô hướng xác định số nguyên (kết chênh lệch số proton electron) lần điện tích nguyên tố vật thể, tức Q = e.(Np-Ne) = n.e Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mở đầu Phân loại  Điện tích dương:  Điện tích âm: + + Cùng dấu: đẩy Khác dấu: hút Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mở đầu Truyền điện tĩnh Ma sát (tiếp xúc) Cảm ứng (điện hưởng) Dẫn điện Bảo toàn điện tích  Điện tích không tự sinh hay mà dịch chuyển bên vật từ vật sang vật khác Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mở đầu Phân loại vật liệu theo khả truyền điện điện tích  Vật liệu dẫn điện: Điện tích chuyển động tự toàn thể tích vật (kim loại)  Vật liệu cách điện – điện môi: Điện tích định xứ cố định miền đó, di chuyển tự vật liệu (cao su, chất dẻo, gỗ, giấy, không khí khô …)  Vật liệu bán dẫn: Điện tích định xứ cố định miền đó, di chuyển tự vật liệu tác động nhiệt độ, ánh sáng điện trường (silicon, germanium…) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Định luật Coulomb (Định luật tương tác tĩnh điện) Charles-Augustin de Coulomb Cân xoắn Coulomb Dây xoắn  Nguyên lý xác định tương tác tĩnh điện cân xoắn Coulomb Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Định luật Coulomb Lực tương tác điện tích điểm  Lực tương tác tĩnh điện điện tích q1, q2 đặt chân không, có phương nằm đường thẳng nối điện tích, có chiều phụ thuộc vào dấu điện tích, có độ lớn tỉ lệ thuận tích số q1, q2 tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách chúng F k Hệ số tỉ lệ: k  4 q1 q r2   qq r Tổng quát: F  k 2 r r Nm  9.10 Trong chân không: k  C2 4 Vói:   ,85 10 12 C2 N m Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Định luật Coulomb Đặc điểm  Lực Coulomb phụ thuộc khoảng cách độ lớn điện tích F  q1q2 r2 Gấp đôi khoảng cách, lực giảm 1/4  Lực Coulomb lực hấp dẫn Gấp đôi điện tích, lực tăng lần Fe q1q2 k  FG m1m2 G  Đ/v electron: q = 1,6.10-19 C, m = 9,31.10-31 kg  Fe  4,17.10 42 FG Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Định luật Coulomb Nguyên lý chồng chất     Điện tích q0 chịu tác dụng lực F1 , F2 , , Fn gây hệ đ/tích q1, q2, , qn   Tương tác tổng cộng hệ điện  q0 F2 q1 n F1 tích lên q0: F F  F   F  F  i n i 1  Vật (vòng tròn) mang đ/tích q tác dụng lên đ/tích điểm q0  chia nhỏ q thành điện tích vô nhỏ dq, cho, dq coi đ/tích điểm  xác đinh lực tổng hợp đ/tích dq lên q0 q0 F 4  F3 q2 dq  V  r  cầu đồng chất phân bố đ/tích (Q1 Q2)  đ/tích điểm có vị trí tâm cầu r khoảng cách tính từ tâm chúng  Fi q0 r dq q3 Q1 Q2 r 10 18/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nghịch từ thuận từ Vật liệu thuận từ từ trường  Trong khối vật liệu thuận từ có tồn moment từ nguyên từ (hoặc phân tử) xắp xếp hỗn loạn chuyển động nhiệt   moment từ tổng cộng bị triệt tiêu từ trường B0    B0  : moment từ xếp theo phương trường  khối vật liệu bị từ hóa trở lại trạng thái cũ B0       Coi  góc pm B0  hình chiếu trung bình pm B0 p2 pmB0  pm cos   m B0 3kT  n0 pm  n0 pm2 μ0 B M n p      mB0  Độ cảm từ: 3kT 3kT  Kết luận: + Độ cảm từ > nhỏ + Quá trình từ hóa phụ thuộc nhiệt độ + Không có từ dư Nghịch từ thuận từ Từ trường tổng hợp vật liệu nghịch từ thuận từ  Khi bị từ hóa, xuất từ trường phụ B’  B' có mối liên hệ với M  Mỗi nguyên tử sinh dòng điện i  cảm ứng từ phụ B’ dòng điện sinh lòng khối vật liệu : B’ = 0.n0.i    Khối vật liệu có: + Tiết diện S, độ dài l ; + Mật dòng điện tròn n0  Độ từ hóa khối vật liệu = Moment từ toàn khối vật liệu Thể tích đơn vị dài khối vật liệu   n0i.S  n0 i  B '   M hay: B '   M S.1       Từ trường tổng hợp khối vật liệu: B  B0  B'  B0   M      Với: M  m B nên: B  B0   m B0  (1   m ) B0 0   Đặt + m =   B   B0   H Tức là: M  18/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sắt từ Đặc điểm vật liệu sắt từ  Vật liệu thể tính chất từ mạnh (lực từ hay đáp ứng với từ trường)  sử dụng để tạo nam châm vĩnh cửu cấu trúc mạch dẫn từ M (A/m)  Độ từ hóa tỉ lệ phi tuyến với trường  Từ thẩm phụ thuộc phi tuyến vào trường Mức bão hòa   max H (Oe) H B  Cảm ứng từ phụ thuộc phức tạp vào trường  đường cong từ hóa H Sắt từ Đường cong từ hóa vật liệu sắt từ B  H tăng từ H = B đạt giá trị bão hòa Bs Ha  Giảm H   B giá trị Br   cảm ứng từ dư BS Br -Hc Ha H  Đổi chiều H tiếp tục tăng từ H = đến B = ứng với giá trị H = Hc  cường độ trường khử từ - lực kháng từ 18/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sắt từ Đường cong từ hóa vật liệu sắt từ  Tiếp tục tăng H đến B lại đạt giá trị bão hào -Bs giảm   có giá trị -Br lại tăng để có giá trị Hc Bs ban đầu  khép kín chu trình  đường cong từ trễ  max, Bs Hc đặc trưng sắt từ B BS Br Hd -Hc Hc Ha H -Br -BS  Bs Hc định dạng đường cong từ trễ Sắt từ Đường cong từ hóa vật liệu sắt từ  Căn đặc điểm đường cong từ trễ  phân loại vật liệu sắt từ  Sắt từ cứng: Chu trình trễ rộng (“béo”), Br bền, Hc lớn  sử dụng để làm nam châm vĩnh cửu  Sắt từ mềm: Chu trình trễ hẹp (“gầy”), Br lớn, Hc nhỏ  sử dụng để làm mạch dẫn từ biến thế, máy phát điện… Vật liệu Ferrite – hợp chất Fe2O3 với Mn, Ni (mềm) Co, BaCO3(cứng) 10 18/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sắt từ Thuyết miền từ hóa tự nhiên (thuyết domain) moment từ spin PIERRE-ERNEST WEISS ( 1865 - 1940 ) domain  Trong cấu trúc vật liệu, moment từ spin nguyên tử xếp song song với vùng nhỏ (domain), moment từ tổng cộng vùng nhỏ có chiều khác toàn khối thể tích  moment từ tổng cộng = domain moment từ tổng cộng  Kích thước domain ~ 10-3-10-5 mm, chứa ~ 106-109 nguyên tử Sắt từ Thuyết miền từ hóa tự nhiên (thuyết domain)  Biên giới vùng – vách domain  chế: Vách domain  Dịch vách domain  H Vách domain Moment từ tổng cộng domain Domain có moment từ  phương trường chiếm ưu  Quay moment từ domain theo phương trường 11 18/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sắt từ Thuyết miền từ hóa tự nhiên (thuyết domain) Bão hòa Định hướng theo phương trường Dịch vách bất thuận nghịch Dịch vách thuận nghịch Điểm ghim giữ Domain Sắt từ Tính chất từ phụ thuộc nhiệt độ sắt từ  Tại nhiệt độ tới hạn Tc  tính chất từ dư sắt từ biến  nhiệt độ Curie ~ T  Tc  T > Tc  sắt từ trở thành thuận từ đặt trường  tính chất đặc trưng sắt từ số tính chất vật lý khác (nhiệt dung, độ dẫn điện )  T < Tc  tính chất đặc trưng sắt từ khôi phục Vật liệu Nhiệt độ Curie (0C) Sắt 770 Cô-ban 1127 Ni-ken 357 Gadolini 16 12 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG VII TRƯỜNG ĐIỆN TỪ DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell Thí nghiệm Faraday tượng cảm ứng điện từ Trường điện từ Dao động điện từ Michael Faraday (1791-1867) Sóng điện từ  Biến thiên từ thông (sinh nam châm cuộn dây có dòng điện)  Suất điện động cảm ứng: E C    Dòng cảm ứng: Ic Trường điện từ d m dt Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell Hệ phương trình Maxwell Điện trường xoáy luận điểm thứ Maxwell Điện trường xoáy luận điểm thứ Maxwell B tăng B giảm  Điện trường tĩnh  Điện tích cố định  Đường sức không khép kín  Công thực di chuyển điện tích theo đường cong kín = 0:  q E.dl  Jame Clerk Maxwell (1831 - 1879)  Ic E  Tồn điện trường E chiều dòng cảm ứng Ic   Không phụ thuộc chất dây dẫn  Không phụ thuộc nhiệt độ  E Ic Không thể làm điện tích dịch chuyển theo đường cong kín để tạo thành dòng điện  Để điện tích dịch chuyển theo đường cong kín tạo dòng điện  công dịch chuyển theo đường cong kín phải  0, tức là:  E.dl   Điện trường E dòng cảm ứng Ic (sinh từ trường) có đường sức khép kín  điện trường xoáy   Luận điểm Maxwell: Bất kỳ từ trường biến đổi theo thời gian sinh điện trường xoáy! 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trường điện từ Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell Hệ phương trình Maxwell So sánh điện trường tĩnh điện trường xoáy Điện trường tĩnh Phương trình Maxwell-Faraday Điện trường xoáy  Điện tích cố định  Điện tích di chuyển  Công thực di chuyển điện tích theo đường cong kín =  Công thực di chuyển điện tích theo đường cong kín   Đường sức không khép kín  q E.dl   Đường sức khép kín  q E.dl  Trường điện từ  Vòng dây dẫn kín đặt B biến đổi  Biến thiên từ thông dm gửi qua vòng dây thời gian dt  xuất s.đ.đ cảm ứng Ec  Ec   d m d        B.dS  dt dt  S   Đ/n s.đ.đ:  E C   E dl (C )  Edl    (C ) (dạng tích phân)  Lưu số vector cường độ điện trường xoáy dọc theo đường cong kín trái dấu với tốc độ biến thiên theo thời gian từ thông gửi qua diện tích giới hạn đường cong kín Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell Hệ phương trình Maxwell Phương trình Maxwell-Faraday Dòng điện dịch luận điểm thứ hai Maxwell  Mạch điện có L C:  C phóng điện  E D không gian cực giảm   d    Dạng tích phân:  Edl    B.dS dt S (C )  VT theo đ/lý Stokes:        E d l     E d S   rot E d S (C ) S   S Jame Clerk Maxwell Michael Faraday (1791-1867) (1831 - 1879)   dB   d    VP viết được:   B.dS      dS dt S dt  S   dB  Dạng vi phân: rotE   dt d   B.dS dt S  C nạp điện  E D không gian cực tăng I   E, D C Id I L I I S  Luận điểm Maxwell:  Bất kỳ điện trường biến đổi theo thời gian sinh từ trường  Điện trường biến đổi  dòng điện = dòng điện dịch Id – (displacement current), có chiều độ lớn dòng điện dẫn I I S Từ trường Từ trường Từ trường dòng I dòng I d dòng I 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trường điện từ Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell Hệ phương trình Maxwell Dòng điện dịch luận điểm thứ hai Maxwell Dòng điện dịch luận điểm thứ hai Maxwell  Mật độ dòng điện dịch (trong chân không): Jd  Id I dq d  q  d      S S S dt dt  S  dt I Id hoặc: t  Trường điện từ  C S C S  S    D  Dạng vi phân: rotH  J  t  P  Mặt Gauss Phương trình Gauss cho điện trường - Dạng tích phân:  D.dS   q   dV - Dạng vi phân: Jame Clerk Maxwell (1831 - 1879)  D   dS t     .D  divD    dS V   D, E Andre Marie Ampere (1775 – 1836) - Diễn tả tính không khép kín đường sức điện trường tĩnh - Điện trường tĩnh tồn với nguồn (1 điện tích)  Jd Phương trình Gauss cho từ trường   - Dạng tích phân:  B.dS   dS  J S (C) dS I dS   S  VT theo đ/lý Gauss:        H dl     H dS   rotH dS  P Trường điện từ      D    Có: I   J tpdS    J   dS t  S S    '  Hệ phương trình Maxwell Phương trình Maxwell-Ampere  H dl    J  +’  + + Pe + +  + +  + n  E    D J  J  t Hệ phương trình Maxwell  Dạng tích phân: t dS -’  Dòng qua dS: I pc   J pcdS   dS  en dS   e dS S S t S t S t      Pe  J pc   J d  J d ( chân không )  J d ( phân cuc ) t  Mật độ dòng toàn phần chất điện môi có dòng điện qua:    D chân không E  0 Jd  t t    H dl  I   Mật độ dòng điện dịch chất    điện môi:  D E Pe  0  Jd  t  Dòng điện dịch điện trường biến thiên theo thời gian  Đ/lý Ampere:   Chất điện môi: mật độ điện tích mặt liên kết ’= Pen, dD Vì D =   J d  dt   dD  Jd  dt  Đối với chất điện môi: D   E  Pe  I I  H  dl - Dạng vi phân:  n  n     .B  divB  - Diễn tả tính khép kín đường sức từ trường Mặt kín - Từ trường tồn dạng nguồn lưỡng cực  B B (S) Mặt hở 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trường điện từ Trường điện từ Hệ phương trình Maxwell (tổng hợp) Các phương trình dạng tích phân Trường điện từ lượng trường điện từ  Từ trường biến đổi sinh điện trường (khép kín) điện trường biến đổi sinh từ trường  Từ trường điện trường đồng thời tồn tại, có mối liên hệ với Các phương trình dạng vi phân  Từ trường biến thiên theo thời gian sinh điện trường xoáy     d   dB rot E   (C )Edl   dt S B.dS dt  Trường điện từ dạng vật chất đặc trưng cho tương tác hạt mang điện  Năng lượng trường điện từ tồn định xứ không gian có trường  Mật độ lượng trường điện từ tổng mật độ lượng điện trường từ trường: 1 w  wE  wM   E  0 H   ED  BH  2  Năng lượng trường điện từ:  Đường sức từ trường đường khép kín (tính bảo toàn từ thông)     B.dS  divB  S  Điện trường biến thiên theo thời gian sinh từ trường   H dl    J    C S  D    dS t     D rotH  J  t  Điện thông gửi qua mặt kín = tổng đại số đ/tích  D.dS   q   dV W   wdV     .D  divD     S V V Dao động điện từ Dao động đặc trưng dao động  Định nghĩa: chuyển động có tọa độ biến thiên lặp lại theo thời gian, mô tả dạng hàm sin cosin, x (t)= A.cos(.t + )  Các đặc trưng dao động:  A: biên độ xác định phạm vi dao động; tạo thành trường thống gọi trường điện từ   1 0 E   H dV    ED  BH dV V 2V Dao động điện từ A Dao động đặc trưng dao động x  Các dạng dao động: t  Dao động điều hòa  Dao động tắt dần -A T  T: chu kỳ dao động, xác định khoảng thời gian lặp lại dao động, x(t+T) = x(t) (đơn vị, s)  f: tần số dao động, f  (đơn vị, 1/s hay Hz) T 2 2  : tần số góc,  = 2f (đơn vị, rad/s),    hay T  T   : pha (góc pha) ban đầu: đối số hàm sin hay cos, có ý nghĩa mô tả giá trị pha t =  (.t + ) xác định trạng thái tức thời dao động 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Dao động điện từ Dao động điện từ Dao động đặc trưng dao động Chuyển đổi NL điện từ mạch LC Điều hòa Tắt dần Cưỡng - Không có cản trở (ma sát), biên độ dao động không đổi theo thời gian - Không có tác động kích hoạt bên - Năng lượng dao động bảo toàn theo thời gian - Có cản trở (ma sát), biên độ dao động suy giảm theo thời gian - Không có tác động kích hoạt bên - Năng lượng bị tiêu hao trình dao động - Không có (hoặc có) cản trở (ma sát) - Có tác động kích hoạt bên - Có cộng hưởng NL tác động bên NL tiêu hao bên We  1q 2C  Được cung cấp lượng ban đầu cách nạp điện cho tụ C: q0 = CU0; q  Thế rơi tụ (C): U  C I(t)  Thế rơi tụ cuộn dây (L): U  L dI  L d q0 dt dt  Năng lượng mạch:  Năng lượng cực tụ (điện): We  q0 2C  Năng lượng cuộn dây (từ): Wm  LI 02  Đạo hàm theo thời gian: q dq  LI dI  C dt dt d 2q  dq dq  q  Vì : I   có :   L   dt  dt dt  C Wm (max)  LI t T We  + q0 q2 W = We + Wm = const   LI  const (1) 2C -q0 t T K Phương trình dao động điện từ điều hòa  NL toàn phần W mạch dao động bảo toàn: Chuyển đổi NL điện từ mạch LC  Gồm cuộn dây L tụ điện C; 1q C I(t) Dao động điện từ điều hòa Dao động điện từ điều hòa t0  Mạch điện: Dao động điện từ Dao động điện từ +q0 U0 Dao động điện từ điều hòa  Các dạng dao động: t T Wm (max)  LI  Tạo dao động điện từ điều hóa ko có mát NL trình chuyển đổi t T We  q02 2C  Phương trình dao động: d q2  q  (2) dt LC q(t) T T T t  T - q0 Imax Imax I(t) T T T t  T  Nghiệm: q = q0cos(0 t + )  I = dq/dt= 0 q0sin(0 t + )  Thay nghiệm vào phtr (2), có:  02 q0 cost       02  1  hay  02   0  LC LC q0 cost     LC tần số dao động riêng LC mạch LC 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Dao động điện từ Dao động điện từ Dao động điện từ điều hòa So sánh dao động điện từ dao động điều hòa Dao động Năng lượng điện từ dao động điều hòa Dao động điện  Có thể viết ph/tr dao động điện từ điều hòa:  Biến đổi NL điện theo thời gian: q (t ) q02  cos (0t   ) We  2C 2C C q2 2C Năng lượng Hoặc cho dòng điện: d 2q   02 q  dt d 2I   02 I  dt LI (t ) LI 02 sin (0 t  ) Wm   2 We Wm Thời gian  Năng lượng: W  kx  mv  const  Phương trình dao động: x  q; k  1/C; m  L; v  I; 02  Dao động mạch RLC  Mạch điện:  Gồm cuộn dây L, tụ điện C điện trở R;  Ban đầu Tụ C tích điện;  Xảy trình chuyển hóa lượng điện trường C thành lượng từ trường L;  R chuyển phần thành lượng nhiệt  NL điện từ bi suy giảm dần theo thời gian  Năng lượng tỏa nhiệt R thời gian dt tương ứng độ giảm NL điện từ -dW mạch, tức là: - dW = R.I2(t).dt dW q dq dI dq  q d 2q   dq  Cụ thể:   LI   RI hay   L    R  dt C dt dt dt  C dt   dt  dq  d q R dq     q  dt  dt L dt LC  q2  LI  const C d 2q  q0 dt LC q(t) = q0cos(0 t + )  Dạng dao động: x (t)= x0.cos(0.t + ) Dao động điện từ Dao động điện từ tắt dần W  d 2x k  x0 dt m  Tương quan đại lượng: L k 1 q2 2 ; mv  LI  ; kx  C 2 m LC 2 Dao động điện từ Dao động điện từ tắt dần Phương trình dao động mạch RLC  Phương trình dao động: d q(t ) R dq    20 q (t )  với: 0  LC dt L dt  Nghiệm: q(t )  q0e Rt / 2L cos(' t  ) q(t) I(t)  ’t  2  hệ số e  Rt / L hàm suy giảm theo thời gian  dao động tắt dần!  R      L    tần số góc bị dịch ω'   ω02   Đặt   1/  R  Hệ số tắt dần  ω'  ω02   T '  2L  ’ < 0 T’ >T 2 ω02   I e  t   t : giảm lượng loga I e  ( t T ) Nghĩa là, R lớn dao động tắt sớm  Tỉ số biên độ   ln 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Dao động điện từ Dao động điện từ Dao động điện từ cưỡng Dao động điện từ cưỡng Dao động mạch RLC kích thích nguồn xoay chiều I Phương trình dao động điện từ cưỡng E(t)  Có: L  Nguồn E (t): trì dao động không bị tắt dần E (t) =E0.sint  Trong thời gian dt, nguồn E cung cấp cho mạch lượng = E.I.dt để bù đắp phần lượng tỏa nhiệt R làm tăng NL điện từ dW mạch, tức là: C R -q +q L với: I  d  q (t )    LI (t )   RI (t )  E (t)I (t ) dt  2C  Hệ ph/tr Maxwell môi trường R  Z L  Z C  E0 E  Z I0     B rotE    E   t R3 > R2 > R1 R1    divD  .D   0    divB  .B       .D  .E       B        E       B t t    (rad/s)  0 : tần số riêng mạch (LC): Cộng hưởng dao động! LC E0 R    B  E   t     D  H  t   .B   Áp dụng tính chất tích vector: a  b  c  b (a.c )  c ( a.b )  b ( a.c )  ( a.b )c R3 Hệ ph/tr Maxwell chân không      D rotH    H  J  t  Lấy rot vế, có: R2  Khi E0 R cố định  I0 max khi:  hay Z L  Z C C Z L  ZC R Sóng điện từ  Biên độ dòng cưỡng phụ thuộc nguồn điện kích thích Và: I max  và: cot g  Phương trình sóng điện từ Cộng hưởng điện từ mạch RLC Khi đó:   E0 C Dao động điện từ Z L  Z C  L  R  Z L  Z C  Trong đó: ZC  : dung kháng, ZL =  L: cảm kháng Dao động điện từ cưỡng  Nhận thấy I  d 2I R dI E  2  I  cost dt 2 L dt LC L  Đạo hàm theo t :  Nghiệm: I(t) =I0.cos(t + ) E (t).I(t).dt = R.I2(t).dt + dW hay: dI q  RI   E sin t dt C                  Có VT =    E   (.E)  (. ) E   E    B       2D 2E Và VP =        B     H  0   0 t t t t t      Phương trình truyền điện trường chân không: Tương tự  phương trình truyền từ trường chân không:      2 E  E   0 t  2  E  E  00  t  2 2B  B   0  t 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sóng điện từ Sóng điện từ Tính chất sóng điện từ  Nhận thấy: Tính chất sóng điện từ  3.10 m / s  c vận tốc ánh sáng 1 7 4.10 4.9.10 9 9.10 16    2E 2E  2  v t  Phương trình sóng điện từ môi trường:    2 B  B 2 0 v t  00 Với: v   1 c   vận tốc truyền sóng điện từ môi trường    đây: n    chiết suất môi trường truyền sóng  Sóng điện từ: - Tồn chân không môi trường đồng  Xét sóng truyền theo phương không gian  toán chiều    2E 2E  2 0 v t x    B 2B 0  x v t  Nghiệm:  x E  Em cos  t    v x=0   x B  Bm cos  t    v E  E0 cos t B  B0 cos t       E   H : E B dao động pha - Giống ánh sáng Sóng điện từ Tính chất sóng điện từ  Trong chân không:  Khi sóng phẳng, có: và:    E E E .E  x  y  z  y x z  i    H  x Hx E x 0 x Tương tự: B  phương truyền x   j  y Hy  k   E  0 z t Hz E x H z H y  0  y z t Hay: E  phương truyền x  Sóng điện từ Tính chất sóng điện từ  Sóng điện từ sóng phẳng (khi xa nguồn phát) Mặt sóng phẳng Điện trường Từ trường Ex = const    Sóng điện từ sóng ngang, có E H vuông   góc nhau với phương  truyền sóng (đặc trưng vector vận tốc v )  E , H v lập thành tam diện      E H dao động pha  E   H 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sóng điện từ Sóng điện từ Năng lượng sóng điện từ Năng thông sóng điện từ  Mật độ lượng điện trường: wE   E  Mật độ lượng từ trường: wB  0 H 2  Mật độ lượng trường điện từ: w  wE  wB  w.V w.v.S t  w.v   S t S t  0 0 E.H  EH  0 P 1  E   H 2  Sóng điện từ có:  E   H       PEH  Mật độ lượng sóng điện từ:  y  Sóng điện từ sóng phẳng đơn sắc: w   E   Em2 cos  t     v  y 2  0 H  0 H m cos  t     v y   E.H  Em H m cos2  t    v  Vì giá trị TB của: cos  t  y    w  0 Em2   H m2  Em H m  J  0 Em2 v   Em2   J  Em  J   Hm  Mặt sóng thời điểm t +t Sóng điện từ Năng thông sóng điện từ Mặt sóng thời điểm t J  wv Sóng điện từ v  P S  Cường độ sóng điện từ: đại lượng trị số giá trị trung bình theo thời gian mật độ thông điểm với tốc độ truyền sóng 1 w  E  H   E 0 H    E H 2  v.t  Khái niệm: lượng sóng truyền (vận tốc v) qua đơn vị diện tích vuông góc phương truyền đơn vị thời gian, 2 0 (Em Hm biên độ cường độ điện trường từ trường) Áp suất sóng điện từ  Sóng điện từ tới đập vào chắn kim loại vuông góc phương truyền   E tạo dòng chuyển dời điện tích (e) có vận tốc ve   FL  H tác dụng lên e lực FL Tấm kim loại  ve  Tác dụng áp suất p lên mặt kim loại: p  1  R w  H  E (R: hệ số phản xạ mặt KL)  R=1  p  w  R=0  p  w w  p  2w 22/03/2013 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Sóng điện từ Sóng điện từ Bức xạ lưỡng cực điện (dipole antenna) Bức xạ lưỡng cực điện (dipole antenna) Lưỡng cực dao động nguyên tố (element doublet) Bức xạ điện từ lưỡng cực  Bao gồm điện cực làm vật dẫn cách khoảng l [...]...  dl l  Điện trường tại P gây bởi dQ:    dE dE x  dE y y +l /2 dQ dl r y O x  2 x 40  x 0 dl 2  y2  3/ 2 dEx  x dE -l /2 dl x l / 2 E  Ex   dEx   dE cos  40 l/ 2 x 2  y 2 3/ 2 l /2 P dEy Q  Điện trường tại P gây bởi Q:   l  2 0 x x 2  l 2  1/ 2 x > l  E   2  0 x Q 19 40 x 2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com... điện trường    Xét q1, q2 tác dụng lực F1 , F2 lên q0 (đặt tại P):   E F     có: F  F1  F2  F2    F F1 F2    q0 q0 q0  Điện trường gây bởi q1 và q2:    E  E1  E2     q1 r1 q2 r2  1  2  2  4 0  r1 r1 r2 r2   r1 q1  E1  P F 1 q0 E2  r2 q2 14 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Điện trường Nguyên lý chồng chập điện trường... tích :  Xét hình vành khăn có diện tích ds, độ rộng dR’ mang điện tích dQ: dQ  ds  2 R ' dR '  Điện trường gây bởi dQ: E  E x   dE x  2 x 4 0   1   1   2 2 0  R  1 2 x   x R       0  R' dR' 2 R '2 3 / 2 R’ dR’   Nếu R   (mặt phẳng vô hạn)  E  r R’ dQ dEx O x R Q  2  0 21 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Điện trường...  q0 E F k 2 r r  r r    F Q r  k 2 E q0 r r Điện tích thử Q r  Cường độ điện trường tại 1 điểm nào đó là đại lượng vật lý có độ lớn bằng độ lớn của lực điện trường tác dụng lên 1 đơn vị điện tích +1 đặt tại điểm đó Ek  Đơn vị: N/C hoặc V/m Q 1 Q 9 Q   9 10 r 2 4 0 r 2 r2 13 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Điện trường Nguyên lý chồng chập... “Trường”  Không gian mà một đại lượng vật lý được xác định tại mỗi điểm trong đó  Đại lượng vector  trường vector  Đại lượng vô hướng  trường vô hướng Khái niệm điện trường  Thuyết tác dụng xa:  Tương tác giữa các điện tích điểm được truyền đi tức thời (v ~ )  Tương tác được thực hiện không có sự tham gia của vật chất trung gian  Khi chỉ có 1 điện tích  tính chất vật lý của khoảng không gian... điện   E  M  Tại điểm nằm trên đường trung trực (r >> ℓ)    Có: E  E1  E2 với: E1  E2   E1 1 q 4 0 r 2  hay: E   1 pe 4 0 r 3  Có: E  1 2 pe 4 0 r 3 0 -q  Tại điểm nằm trên trục lưỡng cực (r >> ℓ)  -q r r2 r1 hay: E = E1.cos + E2.cos = 2E1.cos ; (cos = ℓ/2r1) 1 q  E 4 0 r 2 q   0   r q  Ý nghĩa pe: Biết pe có thể xác định được vectơ cường độ điện trường do... q E.t 2 (ph/trình CĐ) 2m 23 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Điện trường Điện tích trong điện trường ngoài   Điện tích -q đi vào vùng điện trường đều E với vận tốc ban đầu, v0  E v0 ax = 0 ; a y  Các đặc trưng động học theo 2 phương Ox và Oy: 1  qE  2  Phương trình quĩ đạo: y   2  x 2  mv0  qE m  qE   v vx = v0 ; y  t  m 1  qE  2 x =... Điện trường tại P gây bởi dQ: dEP  dE x  dE y với dEx = dE.cos  Điện trường tại P gây bởi Q:  x 1 dQ cos   E  Ex   2 3   4 4 r r 0 0 vòng tròn  1 Qx 1 Qx E  3 4 0 r 4 0 x 2  R 2  3/ 2   dl 2 R 0 x > R: E  1 Q 4 0 R 3 1 Q 4 0 r 2 20 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 3 Điện trường Điện trường gây bởi mặt đĩa tích điện... http://www.simpopdf.com 4 Định lý Gauss Vector điện cảm – điện dịch Vector cường độ điện trường:   1 q r E 40 r 2 r  E   Phổ đường sức của vector điện trường gián đoạn khi qua mặt phân cách 2 môi trường Johann Carl-Friederich Gauss (1777-1855) Vector cảm ứng điện (điện cảm) 1 q  2 4 r  Phổ đường sức của vector điện cảm là liên tục khi qua mặt phân cách 2 môi trường   D   0 E  D  =2 26 Simpo PDF... bề mặt  Đơn vị: N.m2/C 28 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 4 Định lý Gauss  Góc khối dS cos  - nhọn  d > 0  Góc khối vi phân: d  r2 - tù  d < 0  r  OM dS Hay: d  2n r      Xét mặt kín bất kỳ  xây dựng mặt cầu , tâm O, bán kính đơn vị (tức là, R = 1), sao cho d nằm trong hình nón tạo góc khối d d dSn  2  d =d 2 r 1  n hướng ra ... Nguyên lý chồng chập điện trường    Xét q1, q2 tác dụng lực F1 , F2 lên q0 (đặt P):   E F     có: F  F1  F2  F2    F F1 F2    q0 q0 q0  Điện trường gây q1 q2:    E  E1  E2...    q1 r1 q2 r2     4  r1 r1 r2 r2   r1 q1  E1  P F q0 E2  r2 q2 14 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Điện trường Nguyên lý chồng chập... Proton 1,6 72. 10 -27 kg +1,60.10-19 C (+p) Neutron 1,674.10 -27 kg Điện tích vật thể tích điện  Đại lượng vô hướng xác định số nguyên (kết chênh lệch số proton electron) lần điện tích nguyên tố vật thể,