Bài giảng Trường điện từ: Lecture 5 - Trần Quang Việt

Bài giảng Trường điện từ - Lecture 5: Trường điện tĩnh cung cấp cho người học các kiến thức: Vật dẫn cô lập trong trường điện tĩnh, điện môi trong trường điện tĩnh, phương pháp ảnh điện. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

EE 2003: Trường điện từ Lecture Trường điện tĩnh (2) Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT EE 2003: Trường điện từ  Vật dẫn cô lập trường điện tĩnh  Điện môi trường điện tĩnh  Phương pháp ảnh điện Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt EE 2003: Trường điện từ Vật dẫn cô lập trường điện tĩnh Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT Điện tích cảm ứng vật dẫn Vật dẫn mang cô lập đặt trường điện tĩnh nhanh chóng xuất điện tích tự bề mặt  Điện tích cảm ứng Điện tích cảm ứng V   V  t    t ε V  0e Thời =/ ~ ns  xác lập nhanh (tức thì) EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tính chất vật dẫn trường điện tĩnh  Tính chất 1: Trường điện vật dẫn  Tính chất 2: Điện tích khối vật dẫn  Tính chất 3: Vật dẫn đẳng  Tính chất 4: Trường điện bên ngồi phải vng góc với vd EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Tính chất vật dẫn trường điện tĩnh Nhận xét: Điện tích cảm ứng tạo trường điện làm thay đổi trường điện ban đầu bên & xung quanh vật dẫn EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Màn chắn điện Trường hợp 1: Có điện tích (nguồn) bên ngồi vật dẫn, bên hốc rỗng khơng có điện tích Hốc rỗng  E tr ??  E tr   E ng  Màn điện Kết luận: vật dẫn đóng vai trò chắn trường bên vào bên hốc rỗng EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Màn chắn điện Trường hợp 2: Khơng có điện tích (nguồn) bên ngồi vật dẫn, bên hốc rỗng có điện tích Hốc rỗng  E tr   E ng ??  E ng  Kết luận: vật dẫn không chắn trường bên hốc rỗng bên EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Màn chắn điện Trường hợp 3: Khơng có điện tích (nguồn) bên ngồi vật dẫn, bên hốc rỗng có điện tích, vật dẫn nối đất Hốc rỗng  E tr   E ng   E ng ?? Kết luận: vật dẫn đóng vai trò chắn trường bên hốc rỗng bên EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Màn chắn điện tĩnh Thực tế: Màn chắn điện lưới kim loại nối đất EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Màn chắn điện tĩnh EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran EE 2003: Trường điện từ Điện môi trường điện tĩnh Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điện tích phân cực EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Điện tích phân cực Điện tích phân cực khối: Điện mơi Chân khơng   D  0 E0   V  divD   divE  V  E  PV EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems    D  0 Ee  P    V  divD   divE e  divP   V  divP   divE e   V  divP  E e    divP (C/ m ) TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Điện tích phân cực Điện tích phân cực mặt:  PV    divP  PS      a n ( P1  P ) (C/ m ) ( Tương tự mơ hình điện tích tự )  V  divD     S  a n ( D1  D ) Kết luận: nguồn điện tích tự trường điện sinh chân không khác điện môi Do điện môi điện tích phân cực sinh trường điện làm thay đổi trường điện ban đầu EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Chọc thủng điện mơi Khi trường điện ngồi E ≥ Ect: điện môi trở nên dẫn điện  Chọc thủng điện môi Ect: cường độ trường điện chọc thủng, đặc trưng cho độ bền điện điện môi, loại điện mơi có Ect xác định EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chọc thủng điện môi EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran EE 2003: Trường điện từ Phương pháp ảnh điện Electromagnetics Field  Tran Quang Viet – FEEE – HCMUT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phương pháp ảnh điện  Vật mang điện gần mặt phân cách mơi trường trường điện không gian tạo nguồn:  Nguồn 1: vật mang điện  Nguồn 2: điện tích cảm ứng phân cực biên  Nhận xét: nguồn biết trước nguồn trước dẫn tới phương pháp tính trường: xếp chồng, Gauss, pt Poisson – Laplace áp dụng trực tiếp (do không đối xứng)  Phương pháp ảnh điện phương pháp hữu dụng EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Phương pháp ảnh điện  Nguyên tắc PP ảnh điện:  Đồng không gian môi trường cần tính trường  Thêm vào điện tích ảnh phù hợp  Duy trì điều kiện biên nguồn nguồn (đt ảnh) ĐKB nguồn nguồn EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài toán phân cách phẳng điện môi – vật dẫn  Bài tốn: Điện tích q gần mặt dẫn rộng vơ hạn nối đất EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài toán phân cách phẳng điện môi – vật dẫn Thay mơi trường dẫn điện mơi & trì ĐKB rq φ(M)= EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems q 4πεrq + q' 4πεrq' M =0 rq ' q'=  q d'=d TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 11 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài toán phân cách phẳng điện mơi – vật dẫn Mơ hình tương đương tính trường điện môi EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài tốn phân cách phẳng điện mơi – vật dẫn Bức tranh trường EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 12 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tốn phân cách cầu điện mơi – vật dẫn Điện tích Q đặt gần cầu dẫn (bkính a) nối đất EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài tốn phân cách cầu điện mơi – vật dẫn Thay mơi trường dẫn điện mơi & trì ĐKB φ(P3 )=0  Q -Q' + =0 4πεr1 4πεr2 Q r1 d +a  2dacosθ = = 2 θ Q' r2 b +a  2bacosθ  d +a b +a = da ba b=a / d Q'=Qa/d EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 13 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài toán phân cách cầu điện môi – vật dẫn Bức tranh trường EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài toán phân cách phẳng điện mơi – điện mơi Bài tốn: Điện tích q đặt gần mặt phân cách phẳng điện môi EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài toán phân cách phẳng điện mơi – điện mơi Tính trường mơi trường 1: thay tồn mơi trường q q sinα+ sinα 4πr 4πr q q1 E1t =  cosα  cosα 4πε1r 4πε1r D1n =  EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài tốn phân cách phẳng điện mơi – điện mơi Tính trường mơi trường 2: thay tồn mơi trường q2 sinα 4πr q2 E 2t =  cosα 4πε r D2n =  EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Bài tốn phân cách phẳng điện mơi – điện mơi Duy trì điều kiện biên: D1n =D2n E 2t  E 2t EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems q+q1  q q q1 q  = ε1 ε1 ε q1  11  22 q q2  122 q TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran Bài toán phân cách phẳng điện môi – điện môi Bức tranh trường: EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tổng kết L.O.2.3 – Liệt kê giải thích ảnh hưởng vật dẫn điện môi lên đại lượng trường điện tĩnh Mô tả nguyên lý chắn điện đánh thủng điện môi L.O.2.4 – Dùng phương pháp ảnh điện tìm trường điện tĩnh toán đơn giản EEElectromagnetics 2015 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE -– HCMUT HCMUT  Tran 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... hình điện tích tự )  V  divD     S  a n ( D1  D ) Kết luận: nguồn điện tích tự trường điện sinh chân không khác điện môi Do điện môi điện tích phân cực sinh trường điện làm thay đổi trường. .. điện  Chọc thủng điện môi Ect: cường độ trường điện chọc thủng, đặc trưng cho độ bền điện điện môi, loại điện mơi có Ect xác định EEElectromagnetics 20 15 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet... Bức tranh trường EEElectromagnetics 20 15 : Signals &Field Systems TranQuang QuangViet Viet–– FEEE FEEE - HCMUT HCMUT  Tran Bài toán phân cách phẳng điện mơi – điện mơi Bài tốn: Điện tích q