Điện từ học P3

Chia sẻ: Goi Xanh Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:30

0
81
lượt xem
11
download

Điện từ học P3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phân bố điện tích - Đại lượng này được xác định ở trạng thái trung mô , khá lớn đối với thang vi mô , để có thể coi môi trường điện tích như một môi trường liên tục

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Điện từ học P3

  1. 2
  2. "Cu6n sach nay dugc xuilt ban trong khuon kh6 ChUC111g tnuh Dao t'.lo Ki sU Chilt lugng cao t'.li Vi¢t Nam, v6i sl! trg giup cua B¢ ph~n Van h6a va Hgp tac cua D
  3. Chju ttach nhi¢m xutit ban: Chu t!ch HDQT kiem T6ng Giam doc NGO TR.t\N AI Ph6 T6ng Giam doc kiem T6ng bien t~p NGUYEN QUY THAD Bien tijp n(Ji dung: LEHUNG Tn'nh bay bia : DOANH6NG Sica ban in: LEHUNG S&p chii: DoAN V~T QUAN 194 - 2006/CXB/19 323/GD Ma so: 7K485T6 - DAI
  4. Dien tit hoc • • (Tlii ban la'n thft hai) Dum sl! huang dan cua JEAN - MARlE BREBEC Giao su giang d~y cac lap dl! bi d~ h9C tnIemg Lixe Saint - Louis a Paris PHILIPPE DENEVE Giao su giang d~y cac lap dl! bi d~ h9c Nam thlthai a tnIemg Lixe Henri Wallon Valenciennes THIERRY DESMARAIS PC·PC* Giao su giang d
  5. ., Electromagnetisme sous la direction de JEAN - MARIE BREBEC Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee Saint - Louis a Paris PHILIPPE DENEVE Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee Henri - Wallon a Valenciennes 2de annee nIIERRY DESMARAIS PC·PC* Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee Vaugelas a Chambery PSI·PSI* ALAIN FAVIER Professeur en Classes Preparatoires au Lycee ChampoUion a Grenoble MARC MENETRIER Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee lhiers a Marseilles . BRUNO NOEL Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee Champollion aGrenoble CLAUDE ORSINI Professeur en Gasses Preparatoires au Lycee Dumont - d'Urville aToulon 1f+H HACHETTE lnl±i::j Superieur
  6. B¢ giao trinh nay co Ii~n quan Mn cae chuang trinh mOl clla cae lap dV b! vao cae tnroog d~i hQe (Grandes eeoles), duqe ap d~ng cho ki tlJU tnroog thang 9/1995 d6i vOi cae lap nam thu nhat MPSI, PCSI va IYfSI, va eho ki tl!u tnroog thang 9/1996 d6i vOl eac lap nam thu hai MP, PC, PSI. Theo tinh than ella cae ehll'ang trinh mOi, th'i b¢ giao trlnh nay dll'a ra m¢t sV d6i mOi trong vi¢e giang d~y mon a v~t If cae lap dV b~ d~i hQe. • Trai vOl troyen th6ng dll in sftu d~m net, rna theo d6 v~t If bi x€p vao hang mon hQc thu y€u sau toan hge vi cae hi¢n t~qng dll bi ehe la~ bbi khia e~ tinh to~. Tuy nhi~n b dfty cae ~e g~a dll e~ gling thu x€p d~ ~~t toan hQc vao dung eM eua n6 bang each U'U tIen dan dat til' duy va I~p lu~n v~t iI, dong thm nhan m~nh len cac tham s6 e6 y nghla va cae h¢ thue dll k€t hqp chung I,!-i vOl nhau . • V~t If la m¢t mon khoa hQC thVe nghi¢m n~n phiii duqc giang d
  7. ___..._c luc • LiJi n6i dau ••• ~ • • • • • •~ • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • ~ ••••••••••••••••••• ~ ••••••••••••••••••••••••••••••• ¥ •••••••••••••••••••••••••• 5 Ml/(' '{Ie ................................................................................................................................... 6 1 Di~n tich va truemg di~n tit ......... .......... ......... .......... ....... .......... ........ ...... ...... ........ ...... ..... 7 2 Truong di¢n tit khang deli.................................................................................. ........................ 39 > Cae phuong trlnh MAXWELL .................................................................................................... 72 4 Cam ling di¢n tit ........................................................................................................................ III S Cae ap dl;lllg eua cam ling di¢n tit .... ...... ........... .......................... ..... ...... ............. ...................... 137 6 Cae phuong trlnh MAXWELL trong moi truemg v~t eMt 177 ..., Bien the : tiep e~n thve nghi¢m hi~n tU
  8. BIEN TieH - " " IA TRO'UNG .A. " BIEN TO' - M l) e TIE U • Djnh lu~t bao toan dien tiCh. • C6ng suitt rna truOng dien Iir cung citp cho cac dien tich. • SI1 dAn dien va djnh lu~t Ohm: • LI,rC Laplace. (y nlim thli nht'it, chung ta dil m{j ta cac SI,C phl1n btf dil!n tfch va dong difn, va dtl nghi~n CUll cac tinh cht'it cua di{!n truimg va tit truimg kh6ng d6i. Trang chucmg nay, chung ta se d~ c(1p dtn cac C(J sa DIEU CAN BIET TRuoe nghi~n cuu nhCi:ng hifn tU(mg dif!n tit • Dien Iir hoc nl1m thil nMt : dien tich va a ntlm h{Jc thu haL dong dien.
  9. 1 £)i~n tich va dong di~n 1.1. Phan be di{m tich Trong nam hoc thll nMt, ta da dinh ngrua ~t dO di~n thi! tieh (hay ~t dO dien kh6i) P eua mOt ph
  10. Cac dong di~n hlnh sQ'i chi se dUQ'c bi/3u dit;n dan gUm bang cutmg dO I cua chUng (H.2c). 1.2.2. ClIang dQ dong di~n NC'u mOt di~n tich dq di qua mOt m~t Strong mOt khoang thai gian nguyen t6 dr, thi cutmg dO dong di¢n Is xuyen qua m~t d6 pMi sao cho dq = Is dt. Cutmg dO Is Mng thl)ng hlQ11g cua vectO' ] di qua m~t d6 : H.2c. Dong di~n hmh s(li chi. Is (t)= fii (M,t).dS . Trong truUng hQ'P mOt lap dong, thi cutmg dO dong di¢n di qua mOt dutmg cong 'fi! ve tren lap M m~t E, va dinh huUog boo vectO' it (phap tuyC'n vai dutmg cong va tiep tuyen vai l:) se Ia (H.2b) : l'f?, (t)= f is (M,t).~dl . 'f! Su bao toan dien tich . . 2 2.1. Nguyen Iy bao toan Clii'mg d~ I > 0 +q -q q>O Trang m~ch di~n dUQ'c bi(~u dit;n tren hinh 3, th'i SI! tich di¢n vao t1,l di~n keo thea SI! xud't hi¢n cac di¢n tich tren cae ban cua t1,l di¢n. Nhung khi mOt ban t1,l di¢n da thu dUQ'c mOt di¢n tich +q, thl ban kia pMi mang di¢n tich trai dllU -q. Thanh thi'r, ta thlly di¢n tich cua m~ch di¢n (he khep kin) lul)n bang khl)ng theo thm gian. Thi nghiem chUng to rAng dien tich la mOt W;ii hn:rng bao toan : clien tich tling cOng cua mOt M khep kin dm:yc bao toan theo thM gian. H.3. Sll t{ch di~n cho m(jt til dien. Nguyen ly bao toan dien tich nay co th~ dm:yc ap d\lng trong mQi lhi nghi~m v~t IY. 2.2. f)!nh lu~t bao toan di~n tich d~ng tich phan Ta hay xet mOt he nam trong th~ tich V cua khl)ng gian, c6 dinh trong he quy chiC'u rna ta dang si'r dl,lIlg (HA). Di¢n tich cua he 0 thm di~m t 111. : Q(t) = fffvp(M, t)dr DO bien thien di¢n tie~ cua h¢ trong dan V! thm gian 111. : d~t) fffv op~~,t) dr. Theo nguyen Iy bao toan di¢n tich, nC'u di¢n tich toan phan eua he biC'n d6i thea thai gian, thi c6 nghia 111. chinh h¢ all trao d6i di¢n tich vai ngoai H.4. Sll bien dtJi dien rich trong m(jt vi dooi d,.mg cae dong di¢n. the tich V giOi h(l1l bOi m(lt kIn L:.
  11. Sl,f trao d6i nay e6 the dUQ'e mo ta bOi phUO'Ilg trlnh ean bang : d; I , trong d6 Ila dong dien di Vt10 the tieh V, gi6'i h~n Mi m~t kin};: I ffI (P,t).ndS. Dau trtr em huUng eua philp tuyen n vOi mat };, thea quy we huUng fa pilla ngoai, mae dau ta dang tim eaeh bieu thj. dong dien di van trong the tieh V. Phmmg trinh : JJJv 0 P~7,t) d t" = fII -I (P ,t ).ii dS , la phU'O'ng trinh tich pMn mo tii Sl,f bao toan di~n tich d6i v6'i mi)t th~ tich v co djnh (gi6'i h~n bo-i mijt kin 1:) trong h~ qny chien dang xCt. 2.3. f)!nh lu~t bao toan di~n Uch d~ng vi phsn Ta ap dlJllg Sl,f ean bang di¢n itch nay eho mOt hiob hOp nguyen t6 (H.S). DO bien thien, gifra thai di~m t va t + dt, eua di¢n ttch oq p(M, t)dtdydz chu-a trong th~ ttch nguyen t6 d6 la : d(oq) = op(M, t) dl m dy dz ol f - - - - - - - - ( ' .~ ..
  12. (J day, La da quen biet bieu th(rc ve toan tiT div (trong loa dO Descartes) eua trmmg vecta j (xem phI) Il)c) : ., 8jy (ijz div j +-+- ax (iy uz SI! can bang di~n tich d(&:z) = 5 I dl, voi 51 -div JdT, se dan ta den h~ thoc sau day: Phmmg trinh vi phan mo ta sl! bao toim di~n tich co d;;tng : up ~ - + di vJ= 0 . at Cfta s'; Bi€u lhUe nay khOng gan v6'i h~ loa do dU(l( chOn. Chl duy e6 eang IhUe ella toan ttl'div La phlJ, thlJ,6e h~ toa do. 2.4. Truemg hqp cac che dQ khong d6i MOt che dO la khong dni (ho~c dimg hay dOc I~p voi thai gian) neu cac dl,li hlQTIg dUQ'c nghien c(ru khOng ph\! thuOc thai gian : p(M,I) p(M) va - == - j(M,t) j(M). Ta eta biet (xem H-Prepa, di~n tCc hoc, nilm thU nhat) trong truOng hQ'P nay: • dong di¢n di van trong mOt the dch cO dlnh cho t.ruUc bang khong : thong IUQ'llg cua vectrY m~t dO dong di¢n di qua mOt m~t kin bang khong . • dong di¢n c6 cCmg gia lli nhu nhau qua moi tiet di~n cua mOt Ong dong eho t.ruUc : vecta mat dO dong di~n c6 thong IUQ'Ilg Mo to~m (H.6). H¢ th(rc vi phan eua Sl! baa toan di~n Hch rna ta vila vie't cho pMp ta the hi¢n cac tinh cMt nay du6i d~ng vAn tAt nhu sau : . op ache dQ kbOng d6i, thi --;;;- == 0, va dive cua vectO' mi;tt dQ dong di~n th~ tich bling kbOng: div.i == 0 . ChUy: Djnh ly GREEN Ostrogradski (xem phlJ,l/.ie) eho phep fa viet: Ii JdS=fs'rdiVjdr. :t!.~·(V) Jv Ta nhan th~y tinh cMt vi phan div j cho ta thay ngay cae tinh cMt cua thong IUQ'llg cua veeta j i'J che dO kMng d6i rna ta da m'li i'J tren. 2.5. Su !inh gjn dung cac che dQ chu'n dCmg (gan nhu khong dOl) D6i vOi cac dong di¢n dl,lng Chi, ta da cui cac day dan nhu nhOng 6ng dong. Thanh thiT, trang di¢n dOng hoc, La eoi wang dO dong di¢n qua moi tiet di¢n cua mot day dan cho tl1J'(YC Ia nhu nhau, thl c6 nghla la ta da H.6. Dong di¢n deu nhu: nhau qua ngam Slr dung tinh chat hl'm loan cua thOng ltJ'(,mg cua j. moi tiet di(!n rua m(jt one; dong.
  13. Xct mOt nut eua m~eh dien va dvng mOt m(it kin X bao quanh nut (H.7). ThOng IUQ11g eua j qua X quy I~i Hi thong IUQ11g eua ] qua cae M't di¢n S, SI va S2 eua eae day dlin : f[i.dS=-I, fIs j.dS II va ffs/ 1 .dS= 12 , Dinh lu~t ve nut I = II + 12 nhu v~y, se trO' I~i d~ng : fir j dS=o. H.7. Cdc dong dirn t(li m(jt nul coo (J day nO'a, ta I~i ngam thila nh~n Sl,l' bao toan thong IUQ11g cua j: mOL m(lch ditn. Ay v~y rna eae ket qua eua tru6'c day I~i ehUng to rang tinh ehat do, tho~t tiM eo ve khong dUng trong cM dO bien thien, nhung vlin dU'Q'c dUng trong dien dOng hoc eho tn.:rOng hqp eua mOt che dO bien thien nhung dU'Q'e coi nhu eM dO khang d6i ! Cae dinh lu~t eua di¢n dOng hoe t~o thanh mOt rna hinh : rna hinh nay (eOng nhu moi mo hinh) ehi la gan dUng, nhung eOng du ehinh xac dt! nghien eoo Sl,l' ho~t dOng eua eac m~ch di¢n rna ta dll g~p. Can nha rang trong di¢n dOng hoc, cac ph:i.n tu (di¢n trO', cuOn cam, t1,l di¢n, ... ) dU'Q'c coi nhu cac v~t "dit!m", co kieh thooc nho so vai booc song cua hien tUQ11g ton t~i trong m~ch di¢n. Ta gOt phep tinh giln dung cac che d(J chutln diCng la pMp tinh gan dUng rna ta dl1 ngam su d\U1g nhu the. Theo ten gOi, thi day la mOt kit!u cM dO rna trong do, eac d~i IUQ11g phI) thuOe thai gian du ch~m dt! co tht! bien Iuan nhu khi cM dO Ia khong d6i. Ta co th~ IUQ11g tu bOa ehinh xac han pMp tinh gan dUng do Mng each thila nh~ rang thOng tin dU'Q'c truyen tat hOi mOt tin hi¢u dien ill (Vi dl), tin hif;u "lam chuyen d()ng cac di~n tich" trong day dlin cua mOt m~eh di¢n) se Ian truyen vai van t6c vao cO' van t6c anh sang, ky hi¢u Ia e. Nhu vay, Sl,l' trS, gan vai sl,l'Ian truyen thOng tin "dong di~n c6 gia trj r giO'a hai di~m cua mOt day dan caeh nhau mOt khoang L, se vao eO' L (H.8). c SI,I' tre nay co th~ dU'Q'c bO qua neu thm gian T d~c trung cho Sl,l' bien d6i cua dong m¢n trong m~eh di¢n (vi dl) chu ky trong tn.:rOng hqp mOt eM dO hinh sin) rat IOn so vai dO sai I¢ch thm gian Clln thiet nay, nghfa Ia : T»L e Trongtn.:rOng hqp mOt m~eh di¢n kich thooe eO' deximet (L =O,1m), thl ta co T» 3.10-10 s. Trong chUng ml,l'C rna eae tan 86 sud\U1g ehua vUQt qua vai MHz (T» 3.10-7 s), thl pMp tinh gan dUng eua eae eM dO chuful dUng dU'Q'e ehung th\lC day duo Thanh thu ta l~i tim thay gia thuyet cua di¢n dOng hOC dU'Q'e nhlk Mn tru6'e day: eae kich thooe eua m~eh di¢n (va tat nhien eae ph:i.n tlr eau thanh m\leh di¢n) deu rat nho so vai booc song A. =eT eua hi¢n tUQ11g ton t;,1i trong ml.lch. H.S. M(lch difn ho(lt d(jng trang Trong phep tinh gin dung eoa cae ehe dQ ehuAn dUng, s" bao toan thOng hnrng eoa veetO' ] , dmye th~ hi~n e\ie bQ hOi h~ thti'c div j 0, pMp tinh glln dUng cdc eM do co the dmye ap d\mg kha1p nm (va d(ie bi~t trong mQt m6i trmmg chutln dfmg: L« c T (rrtn s(Jd6. ruin di~n). T=RC).
  14. ChUy: Ta can chi rO la phep tfnh gan dung cdc che d9 chuan dimg c6 the dU(Jc dp d(mg (y ben ngoai cdc mien tfch t(i difn tich. Dang thUc ~=0 c6 ve nhu kh6ng the dp d(ing dU(Jc khi c6 m(it t(i difn. The nhung m6 hinh clla difn d9ng hoc Igi cho phep ta m6 tel t(i difn nhu m9t pMn tu "hinh diem" c6 difn tfch toan pMn Mng kh6ng ; nhi'l d6., logi bO dU(Jc tfnh nh{ip nh!ing nu6'c d6i nay. Ta sf! tr(y Igi vifC m6 ttl phep tfnh gan dung cdc che d9 chuan dimg, cung v6'i kh6 khiin nay (y chuong 3, H.9. VeetO' mt;lt do dong xuyen tdm. , khi xu l{ cdc phuong trinh clla truOng difn tu (y che d9 bat kl. Ap dyng 1 Trrr&ng xuyen tam c6 div Mng khOng. Trong phep tinh gan dUng cac ch€ dO chu~n Kh6ng gian giaa hai hinh tr(i dong ttim c6 dUng, J van con c6 div Mng khong, nhu tM chieu cao h va cdc ban kinh a va b, bt chodn c!,> nghia Ia c6 S1,l bao toan cuOng dO dong di~n bOi m9t t(i difn. M9t dong difn wOng d9 l(t) l(t) qua mQi hinh tn,J c6 chieu cao h va ban chgy giaa hai hinh tr(i. kinh r & giua a va b. Bo qua moi hifU Ung bi) va trong phep tinh Do d6, l(t) = 2n r h j (r, t) va : gan dung cdc che d9 chuan dimg, hay xdc dtnh -; l(t) - ;(r,t)=--e r . S(l phdn btf dong difn giaa hai hinh tr(i d6. 2:rhr Trong h~ & hinh hQc tn,J nay, vecta m~t dO NM r~ng trong tQa dO tn,J, mOt truOng vecta dong di~n c6 d~mg (H.9) : A= A(r) . er se c6 div Mng khong, khi : j (r,t)= j(r,t)e r -A K_ =-e r r ~ f)~ t~p luy~n : bai t~p 1. 3 f)i~n trch va trU'Crng di~n tfr 3.1. Cae di~n tieh nguon ella truOng di~n tll' Cac di~n tich va cac dong di~n t{lO ra cac di~n truOng va ill truOng. a nam hQc th(r nhat, chUng ta da nghi~n c(ru cac vi dl,l ve cac truOng khong d6i: • di~n truOng dU'Q'c t{lO ra bOi mOt pMn b6 tinh cac di~n tich ; • tu truOng dU'Q'c t{lO ra bOi mOt pMn b6 dUng (khong phl,l thuOc thai gian) cac dong di~n. Mu6n v~y, ta da pMt bi~u thanh Mn de dinh Iu~t COULOMB va dinh Iu~t BlOT va SAVART. Cac dinh Iu~t tich pMn nay xac dinh tn.nJng di~n tu khOng d6i dU'Q'c t~o ra bOi pMn b6 n6i tren. Ta se tMy m6i lien h~ giua truOng di~n tu va cac ngu6n cua truOng c6 th~ duvc th~ hi~n nha cac dinh Iu~t vi pMn, cac phuong trinh MAXWELL, nhu ta da lam de the hien CI,lC bO nguyen ly Mo toan di~n tich.
  15. M~t khac, ta se mo rOng quan (tiem nay cho trtnJng hQ'P t6ng quat cae l.I1.:Ifmg kMng nhat thH:5t phai la khong d6i. Khi d6, ta sc thify hai truOng E B va chi la hai m~t cua ciIng mOt th\lC the rna ta chi dinh du6i ti3n gQi la tru('mg di~n ICt. Cac di~n Hch va dong di~n la cac ~gu6n clla trwng di~n ttl. 3.2. f)i~n tich duO; tac dl:lng clla truCmg di~n tCr Nhu ta da biet 0 nam hQC thu nhat, di~n truOng va tir trtnJng dUQ'C bieu hi~n nh() tac dOng cua chUng len cac di~n Hch va dong di~n. MQt h~t co di~n tich q va v~n toc v, chuy~n dQng trong ml)t mi~n rna & do t6n t~i mQt di~n trwng E va m(}l 1ft trwng B , lhi se chfu lac dl.mg clla 11!C LORENTZ : F == q(E + v 1\ B). L\lC Hic d\IDg bOi trtnJng di~n til (t~o ra bOi cae di~n tfeh di dOng hay khong) thi! hi¢n tmmg tac di~n til giila cae di~n Heh. Do d6, ta c6 the eoi l.I1.:Ifmg di~n til nhu mOt yeu to' Hnh loan trung gian don gian, eon 1\lC m6i Hi d6i tUQ'Ilg vat Iy duy nhat "c6 the quan sat dUQ'e". Tuy nhien, ta sc thay la tn.n:Jng di¢n tU mang nang Il.lQ11g (vi dl,l nang Il.lQ11g dUQ'c truyen tai 00i. m¢t chUm sang). Ta Cilng c6 the ket hQ'P v61 no m¢t xung lUQ'Ilg (va mOt momen dOng), nhu ta da tirog lam mOt cach ellt eo dien cho cac d6i IlIQ'Ilg vat Iy Cl,l the. TruOng di~n tU la mOt th\lC the vat Iy th\lC ~ rna ta se nghien cUu, trong cac ehuong t61, cac d!nh luat van dOng va he qua. , IJpdyng 2 Sl1 lf Ch 1) Di~n tfeh dq =P d r nam trong mOt the tich Clla ml)t chum h~t. nguyen to dr, se cmu _mOt I~ nguyen to' g~n 1) Trong tru('mg h(lJJ co m(Jt pMn ba thea the v6i di~n truOng la d q E = P E d r, tich, d(ic trung btti cac m(1t d(J di~n tich AM, t) Dien tich nguyen to lUll dOng : va m(1t d(J dong di~n j (M, t), hay xac dtnh l'!c dqm = Pm (M, t)d r, tM tich (l'!c khat) ma ta co the ket h(lJJ vOi l'!c dang chuy~n dOng v61 van toc toan bO v, se LOREN1Z tac d!mg len m(j{ di~n tich. chiu them 1\lC nguyi3n t6 : ~ ~ ~ (Pm vdr) I\B= j I\Bdr. gan v61 til trtnJng. Nhu vay, 1\lC nguyen t6t6ng cOng la 2) Tii: do ta CO tM suy ra dU(lc di~u gi vEl chuyen dOng cua m(Jt chum h9t tich di~n, du(yc dF = (p E + j 1\ B ) d r coi nhu m(j{ ang dong thOng, tiet difn tron ban Yay thl, Hic dl,lIlg cua truOng dien tU len moi kinh a, chUa n di~n tich q trong dcm vj tM tich trtnJng dUQ'c d~c tnmg bOi 1\lC the Hch chuyen d(Jng vOi v(1n tac v thea chi~u cua (rllc F vol == P E + j 1\ - B ap dl,lIlg VaG cMt long (Oz) cua ong ? (Van de trong SI:f ma hlnh hOa (lien dch rna mOt phMi (dicn tich kh6i Pm nay, tii m(Jt pMn bo "vo hl,Ln" hO(lt d(mg t! che khong nhat thit'!t c6 thi dOng nhat dUQ'c v6i p) dO "kMng do'i".) dang chuy~n dOng v6i van tOe iT.
  16. 2) Ta hay coi mOt ong chUa cac dien tich dang Tir do suy ra 1l,lC th~ tich (ll,lC khoi) tac dvng chuy~n dOng nhu mOt hinh tn,I vo han mang len chum: mat dO dien tich khoi p = nq va co mat dO ~ - dFvol =: pE+ j AB dong dien khoi di qua la : ~ j=nqv. Bien truOng do pMn b6 nay ~o ra la xuyen tam : , 2 = 1. E= E(r)e r> VI So!f.OC va tir tru.Ung la tn,rc xuyen tam: Vi van toc cac h:.tt nho h(JI1 van toc anh sang B = B(r)e - e, trong cMn khong, nen ta th:fy chUm tia tlch di¢n co khuynh huOng gilin ra. trong tQa dO tn,I co tn,Ic (Oz). Khi ap dvng dinh Trong mOt may gia toc hat, vi dv pMt ra cac chUm electron, ta phi'li dl!u dl.ill tap trung chum ly GAUSS cho mOt hinh tn,I co tn,Ic (Oz) va ban d~ tranh cho cac hat khoi bi phan tan. kinh r, va dinh ly AMP£i:RE cho mOt vong tron Loo y rang 1l,lC cO nguon g6c fu, co tac dvng lam co tn,Ic (Oz) va ban kinh r, thi ta dUQ'c, trong co tMt, vi no co khuynh huOng lam lieu tv chUm ong (r ~ a) : h:.tt. Hieu (mg co that nay cong cO the bi~u bien doi v61 mOt chUm hat vI! lOan bO thi trung bOa, - E = (Ptrr~) ·er so =: • rer, nhung Mn trong co mOt dong
  17. , ./Ipdvng 3 Gia tile mot chum h:,tt Trong t11.I'Ong hQ'P cac electron, van t6c d~t cac h(lt co di~n tich q va khat lut;mg m, dU(lc dU'Q'c bang: pMt X(l bOi mot s¢ dtly dot nang, vOi v4n toc v o = ~2eu ;: : 18,8.106 - } . -- m m.s ban dilu khOng dang kl, va dU(lc g~a toc Mi mot di~n tru(mg kh6ng doi va deu Eo t6n t(,li Van t6c nay vao cO' ~, va k€t qua nay la gi6i . 16 gilla cdc di~n Cllc gia tac, cach nhau mot khadng d (H. 10). h~n co h~eu h,re cua ca hoc cO dien. 1) TIm v(2n toc va ma cdc h(lt di~n tich d{1t du(lC. 2) Khi cac electron tham nhap vao mien co til t11.I'Ong, thi phtrong trinh chuyen dOng cua 2) TIm ban ktnh cUo. chuyen dong quay cua cdc chUng co d~ng : hell da ntu chUng l(Jt vaa mot mien co mot tit m dv = qv /\ Bo ~. tru(mg deu, khOng dOi Bo, vuong gac vOi v4n laC dl Vo cUo. chUng luc ra kh6i cdc di~n q.ec kIng t{fc. dv _ qEo nghla la : - = I1l 0 /\ v, v6i I1l 0 dt m Ta My mO ta chuyen dOng nay trong cac tQa dO --- rJ'dO' -- ..... u " Descartes bang cach chon trvc (Oz) song song v6i tirtruOng Bo = Bocz ' va trvc (Ox) song song ....- - v6i van t6c ban d3.u Vo (6' thm di~m t = 0) . Phtrong trinh bien dOi cua vectO' v~ t6c chUng H.IO. Cac electron, sau khi dU(lC gia tac du6i m(Jt to rang vectO' v th\IC hi~n m¢t chuy~n dOng hi(?u di(?n tM U, tham nh~p vao m(Jt vCmg co tii ti€n dOng v6i van t6c goc khOng d6i l1lo truCmg deu kh6ng d6i B . chung quanh tn,lc (Oz). Til do ta rut ra cac DO' ki~n : cdc di~n lich (}u(lc dung la cae thanh ph§.n cua v 6' thm di~m t : electron ca di~n lich q = - e = -1,6.10- 19 C Vx = va cos(l1lot) va Vy = Vo sin(l1lo t). va kh{fi m = 9,1 . 10-31 kg ; hi~u di¢n lut;mg LIlY vi trl bad d!iu cua h~t lam g6c cua he toa tht gia toc ca gid trt 1000 V va til tru(mg bClng dO, ta suy ra phtrong trinh quy d~o cua h~t theo 0,002 T. thm gian, nam trong m~t phang (xOy) : 1) Giua cac di~n qrc gia t6c, cac di~n tfch emu v x(t) ~sin(11l 01), tac d1,l11g cua h,le F = qEo. L\IC nay cung cap l1lo cho chUng c()ng W = q Eo d khi chUng di qua v va y(t) = _0_(1_ cos(l1lot). mien gia t6c. N€u van t6c ban dau cua chUng l1lo nho khOng dang ke so v6i van t6c cu6i cUng Quy d~o nay, co phtrong trlnh trong cac toa dO va cua chUng, thi djnh Ii dOng nang cho ta : +::J' (:J Descartes: 1 2 -mvo qE()d. 2 2 t )i¢1l trUUllg khOng dOi xulft pMt til mOt the vO x = hoong V, va di~n t11.l'Ong deu Eo lien h~ v6i la mOt vong tron ban kInh : hi~u di~n the U gifra cac di~n C\IC the~ : U = Eo d. R = 1;:1 1::1 ~ 5,3cm.
  18. 4 . . Suo dAn dien 4.1. f>inh lu3t OHM d~ng vi phan 4.1.1. f)q dan di~n cua mqt m6i trllang Ml)t v~t lieu d~n dien chua cac dien tich I\t do, hay dien tich d~, c6 khil. n:lng dich chuy~n dum tac d\lI1g cua ml)t dien t.ru'Ong ap vao vQ.t lieu. D6 la t.ru'Ong hQP : • cac kim lo~i, trong d6 cac dien tich d~n la electron; • cac dung dich ion, trong d6 S1,I' d~n dien gfu1 vai cac chuy~n dO; cua toan bO cac ion. Trong nhieu tinh ~u6ng, dien t.ru'On[. ap vao thuemg kha yeu, nen vectO' mM dO dong dien j va dien t.ru'Ong E lien k~t v6i nhau thea mOt he th6c tuyen Hnh gOi la dinh lu~t OHM d~ng vi pMn : - r j E. H~ s6 y chi dO d~ dien cua moi t.ru'Ong do bang S. m -1 (S la siemen hay ohm -1 ). Ph~m vi bi~n ddi cua dO d~n men cua moi t.ru'Ong C1,l'C ki rOng, Iil cac v~t cach di~n va vM d~n di~n toi den cac v~t d~ dien rlit t6t (H.II) DQdAndi~n M6i trwng Ban chat cua m6i trU'O'ng (S.m- I ) Parafin 10-8 CMt cach dien dlit mlm 6.10-6 v~t d~ thuOng Chat di~n pMn 10-2 dl) d~ dien ph\! thul)c nong dO Hg 10 6 Al 3,7.10 7 Au 4,6.10 7 chlit d~ dien rlit t6t Kim lo~i Cu 5,9.10 7 Ag 6,2.10 7 H.ll. Vi) ddn l1ien cua m(Jt so moi trUOng. 4.1.2. M6 hinh sO' cap va 51! dan di~n • S" tr6i gi~t cua cac di~n tich dAn Ta xet mOt moi truOng d~ dien chua n ~t (c6 men tich q va kh6i IUQI1g m) tren don vi th~ nch, c6 khil n:lng bao dam S1,l' ~ men Clla mOi truOng. Viec ap vao moi truOng mOt men truOng se keo thea mOt chuytn d~ng troi gi(lt Clla cac m¢n nch ~ trong mOl truOng, chong chat len chuyi!n dOng nhi¢t h6n lo~ cua chUng. Ta ky hi~u v la v~ t6c kCt hQP v6i chuy~n dong toan bO nay cua chat long cae dien tich ~ c6 kh6i IUQI1g rieng p =nm. Ta thua nh;;l.n la tac d\lI1g eua dien t.ru'Ong vi rna E ap vao moi t.ru'Ong, c6 the dU'Q'C bi~u hien qua trung gian cua ml)t 11,I'C tren don vi the tich
  19. • Mo binb DRUDE De giai thieh S\I' tOn qti cua v~ t6c troi gi~t giOi h~, ta se J:ll{) hlnh h6a tae dOng cua cae tuong tac giua eae dien tich dan va cac dien tich c6 dinh Clla v~t lieu bling mOt h,IC tM tieh, chong l~i ehuyen dOng do va ti Ie vOi v~ t6c trOi gi~t : - v f vol =- p- , r trong do !" d6ng nMt v6i thOi gian. Doi v6i mo hinh nay (do nha vM Ii DUe Paul DRODE (1900) dtra ra), thi phuung trinh chuyen a(}ng caa chdt LOng cac ai~n tich ddn cO d~g : dv - - - v p nqE - p- dt r hay: dv+£'=!Li;. dt r m ChUy: Bieu thuc sau cung tucmg t~ nhu phucmg trinh chuyen a(5ng cila m(5t ai~n tich q c6 khoi lur;mg m, chtu tac d{mg caa ai~n truOng E va l~c ma sat nh61 j = -m~. Nhung trong m6 hinh vi' m6 nay clla DRODE, thi v(in toc !" v l(1i chi v(in toc toan b(5 caa chdt lOng cac aitn tich dlin, chu kMng phCli v(in toc caa m(}t h(1t. Neu dien t.ruOng dUQe ap VaG mOi t.ruOng (y thOi di~m t =0, thi S\l bien d6i eua vi;ln t6e trOi gi~t dUQe th~ hi en boo : - v -;;;-E ( 1 q!" - -/) e' . Thanh thil Mng sO' thai gian !" th~ hH~n nhu thai gian tich thoat caa m6i truOng. Th~t v~y, khi t » !", thi v~n t6e trOi gi~t co th~ eoi nhu d~t gi6i h~n eua n6: - qr- - vr1m =-E= m fiE, trong do flla dO Hnh dOng ella cae pMn til mang dien tieh noi tren. Khi do, m~t dO dong dien tuung (mg se la : _ - 2 nqr j nqvlim = --E. m o • D9 dAn di~n ella moi trwng Ket qua nay phil hQ'pv6i bi~u thUe vi pMn ella dinh lu~t OHM, do d6, dO dan di¢n ella mOi t.ruOng co gia tri Mng : nq2r r -- m Trong t.ruOng hQ'P co nhi~u lo~i ph1n til mang (cae dien tieh qj' kh6i IUQflg mj va ~t dO ni ) tham gia (vi dl,l trong mOt dung dieh ion chUa nhieu lo~i ion khae nhau), thi noi chung, co the bo qua cac tac dl,lDg tuung 110 giCra chUng v{Ji nhau, va ta co th~ coi chUng nhu nhOng eMt long dan dien dOe l~p, tulln theo phuung trinh ehuy~n dOng noi tren. Cae ph1n dong gop ella chUng VaG dong dien dUQe cQng VaG nhau va dO dan dien ella mOi t.ruOng hk do co d{lng : r ri I
  20. DO dan di~n ty l~ v6'i s6 di~n tich dan n trong dan vt tM tich. D~c tnmg nay c6 ich trong h6a hQc khi d!nh IU'Q'Ilg dO dan di~n : S6 do dO dan di~n clla dung dtch cho phep thea dOi Sl,l bi€n d6i cac nang dO clla cac ion dang bOa tan khi dtnh IU'Q'Ilg. Trang mOt m6i tnrOng kim loai, s6 hat nhay cam tuung d6i it v6'i nhi~t dO & nhOng nhi~t dO th6ng thuOng. DO dan dien clla mOt kim loai giam khi nhi¢t dO tang, vi chuy~n dOng nhi~t clla cac ion trong mang kim loai c6·khuynh hu6ng lam tang l~ rna sat cMng lai chuy~n dOng clla cac di~n tich dan. Trang cMt ban dan, thi m{it dO dien tich dan, nhay cam nhi~u han v6'i anh hmmg clla nhi¢t dO , nen tang thea nhi~t dO. SI,l tang s6 di~n tich dan hic d6 se Ian han Sl,l tang hi~u Ung cac va cham clla cac di¢n tich dan v6'i mang ion. Do d6 : dO dan di¢n clla cMt ban dan tang khi nhi~t dO tang. ChU)! : Khi nang lur;mg clla cac phdn tu mang dang chuyen d{5ng tra thanh rat 16n, thi dai khi n6 cho phep t(1O ra cac phdn tu mang di~n tich luu d{5ng b6" sung Mng S!-l ion h6a. Do hi~u Ung tMc nay, rna S!-l d!1n di~n kMng con tuyen tinh nau. Hi~n tur;mg nay dU(lc su dl,tng trong cac diat ZENER, khi chUng bl pMn C!-lC ngu(lc va chlu m{5t di~n ap cao hO'f! di~n ap ZENER, vi ngoai dlen ap nay thi hi~u Ung tMc m6i xay ra. r Ap dyng 4 s., ruln di~n eua kim lo~i. Dli li~u : 1) Doi v6i m{5t chat dan di¢n rat tot nhu d6ng • khoi lur;mg clla electron: m = 9,1.10 -31 kg ; kim IO(li, hay u6'c tinh d{5 16n clla v4n toc trai gi(lt clla cac electron dan trong m{5t My d6ng tiet • di~n tich clla electron: -e =- 1,6.10-19 C; di¢n S = 1 mm 2 , trong c6 dong di¢n I = lOA • Mng so AVOGADRO: utA =6,02.10 23 mol -1 ; ch(lY qua. • Mng so BOLTZMANN: So sanh v4n toc trai gi(lt v6i v4n toc chuyen d{5ng nhi~t clla m{5t electron t!-l do a nhi¢t d{5 23 1 kB = 1,38.1O- J.K- T= 300K. D6ng: 2) Hay uac tinh thili gian tich thoat r clla mai truOng. Khi coi r la thili gian va ch(lm (thili • d{5 d!1n di~n : =5,9 . 10 7 S . m- 1 r gian trung blnh git1:a hai va ch(lm lien tiep clla m{5t di¢n tich d!1n v6i m(lng kini IO(li), hay • khoi lur;mg rieng : J.l = 8,9 . 10 3 kg . m-3 ; danh gia quang ch(lY t!-l do trung binh I clla • khoi lur;mg mol: M = 64g . mol-I. cac di~n tlch d!1n. Nguili ta coi m6i nguyen tu d6ng cung cap m{5t 3) Di~n truOng ap vao mai truOng c6 d(lng electron d!1n. hinh sin: ~= Eo.ejrJJl theo ki hi~uphuc. ChUng minh ding rna hinh kf tren cho phep 1) Neu moi nguyen til dong chi mang lai mOt xac dlnh d{5 d!1n di~n phuc r 0- che d{5 6"n dlnh electron dan duy nhat, thi m~t dO kh6i cac hinh sin. electron dan bang : Trong khoang tdn so nao ta c6 the coi d{5 d!1n di~n clla mai truOng la gia trl clla n6 ache d{5 n = JVAJ.l "" 8,5. 10 28 m -3. kMng da'i ? M
Đồng bộ tài khoản