Điện động lực học vi mô và bản chất điện từ của môi trường

Khoá luận tốt Khoa Vật A - Phần mở đầu i Lý DO CHọN Đề TàI Tính chất cđa vËt lý häc lµ tÝnh thùc nghiƯm Nhng mn trình bày định luật, định lợng vật lý học cách xác ta phải dùng phơng pháp toán học Phơng pháp toán học đợc áp dụng từ lâu vật lý hiệu lực nghiên cứu làm phát sinh ngành vỊ vËt lý lµ VËt lý lý thut VËt lý lý thuyết có nội dung vật lý phơng pháp toán học Nó tìm đợc quy luật tổng quát nhất, phản ánh đợc chất vật lý nhiều loại tợng xét cách tổng hợp Một môn quan trọng Vật lý lý thuyết Điện động lực học Nó nghiên cứu quy luật tổng quát điện từ trờng hạt tích điện Điện động lực học vi mô nghiên cứu tợng điện từ, có xét đến cấu trúc phân tử, nguyên tử môi trờng tính gián đoạn điện tích Điện động lực học vi mô giải thích đợc cấu hiểu đợc chất nhiều tợng điện từ nh: thuận từ, nghịch từ, siêu dẫn mà điện động lực học vĩ mô cha giải thích đợc hay mô tả đợc mặt hình thức Để nghiên cứu đợc sâu lý thuyết chọn đề tài: Điện động lực học vi mô chất điện từ môi trờng GVHD: TS Lu Thị Kim Thanh SVTH: Đỗ Thị Khoá luận tốt Khoa Vật để giải thích đợc cấu hiểu đợc chất số tợng điện từ 2.mục đích nghiên cứu Nghiên cứu phơng pháp cho phép giải thích đợc cấu hiểu đợc chất nhiều tợng điện từ GVHD: TS Lu Thị Kim Thanh SVTH: Đỗ Thị 3.đối tợng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu quy luật tổng quát điện từ trờng hạt tích điện phạm vi điện động lực học 4.phơng pháp nghiên cứu - phơng pháp toán học - phơng pháp nghiên cứu tài liệu 5.ý nghĩa khoa học đề tài Đề tài: Điện động lực học vi mô chất điện từ môi trờng giải thích đợc cấu hiểu đợc chất nhiều tợng điện từ mà Điện động lực học vĩ mô cha giải thích đợc hay mô tả đợc mặt hình thức B - phần nội dung Chơng TƯƠNG TáC GIữA CáC ĐIệN TíCH Và ĐIệN Từ TRƯờNG 1.1 Các phơng trình điện động lực học vi mô Điện động lực học vi mô coi môi trờng vật chất gồm hạt tích điện đặt chân không Điện từ trờng môi trờng vật chất điện từ trờng chân không, nhng bị trờng hạt tích điện làm biến đổi Sự có mặt môi trờng vật chất coi nh đa thêm vào chân không số điện tích bổ sung dòng điện bổ sung Những điện tích bổ sung dòng điện bổ sung xuất điều kiện cụ thể định ảnh hởng môi trờng vật chất điện từ trờng ảnh hởng điện tích dòng điện đó, phụ thuộc phân bố cụ thể điện tích dòng điện ®ã Theo ®iƯn ®éng lùc häc vi m«, mäi hiƯn tợng điện từ môi trờng vật chất, nh tính chất điện từ môi trờng vật chất đợc giải thích tác dụng điện tích dòng điện bổ sung nói Nh vËy suy ®Õn cïng, ®iƯn ®éng lùc häc vi mô xét đến điện từ trờng chân không, cần dùng đến độ từ số điện môi thẩm chân không Do êlectrôn nguyên tử chuyển động nhanh, mật độ điện tích mật độ dòng điện vi mô môi trờng vật chất biến thiên nhanh theo thời gian từ điểm sang điểm khác Nên ®iƯn tõ trêng ®iƯn ®éng lùc häc vi m« điện từ trờng biến thiên nhanh theo toạ độ thời gian Ta ký hiệu vectơ ®iƯn trêng vµ tõ trêng lµ:     E , D, H , B Giữa vectơ cã c¸c hƯ thøc:     D   0E vµ B  0 H  NÕu gäi mật độ điện tích , vận tốc v , mật độ dòng điện là: j v Những phơng trình điện động lực học vi mô đợc gọi phơng trình Macxuen Lorenxơ B rot E   (1.1) t    D rot H   v  (1.2) t  (1.3) divD    (1.4) divB     Mật độ lực tác dụng lên điện tích: f {E [vB]} Mật độ lợng điện từ trờng: Mật độ dòng lợng điện từ trờng: w (1.5)   (ED  H B) (1.6) P [EH ] (1.7) Các phơng trình Macxuen Lorenxơ dùng cho chân không môi trờng vật chất Đối với môi trờng vật chất phải xét thêm đến điện tích dòng điện môi trờng ( kể điện tích dòng điện nguyên tử), phơng trình lợng v có giá trị dạng biểu diễn cụ thĨ t theo tõng trêng hỵp thĨ 1.2 Chun ®éng cđa ®iƯn tÝch tù ®iƯn tõ trêng  ®iƯn tõ trXÐt ®iƯn tÝch e chun ®éng ờng, với vận tốc v lực Lorenxơ điện từ trờng tác dụng lên có giá trị bằng:   F  e{E  [vB]} (2.1) Do ®ã phơng trình chuyển động điện tích là: (2.2)   d  (m )v e {E [ ]} dt vB Chúng ta xét trờng hợp điện tích chun ®éng víi vËn tèc v