Bài giảng Điện động lực - Ngô Hải Đăng

Bài giảng Điện động lực

ả Ngô H i Đăng

André-Marie Ampère (1775-1836)

Michael Faraday (1791 – 1867)

James Clerk Maxwell (1831–1879)

Carl Friedrich Gauss (1777–1855)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

ướ ườ

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell ươ ng tĩnh

Trong 6 ch

ng tr c: tr E(x, y, z) và H(x, y, z).

Tr

Tr

ườ ệ ộ ậ ng tĩnh đi n và tĩnh t ừ (static fields): đ c l p nhau

ng đi n đ ng (dynamic/time­varying electric field)  ườ ộ ừ ộ  đ ng (dynamic/time­varying magnetic field) ệ ng t E(x, y, z,  H(x,

ậ

ế ớ

có liên quan m t thi

t v i nhau.

ự ễ

ơ

ườ

có ý nghĩa th c ti n h n tr

ng tĩnh

ứ

ườ

ệ

ng tĩnh đi n ệ

ể

ườ

ừ

 tr

ng tĩnh t

ệ ệ ừ ự

Đi n tích đ ng yên   tr ộ Đi n tích chuy n đ ng (dòng đi n)           T  c c (magnetic poles

ườ t) và tr y, z, t)

)

ượ ố

c gia t c (accelerated charges) ho c dòng đi n  ế ườ ổ ờ ệ ng bi n ặ  tr

Đi n tích đ ệ ế bi n đ i theo th i gian (time­varying currents)  ổ đ i theo th i gian (time­varying fields)

ờ

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Ch

ng này:

ự ự ủ ệ ệ ộ

ươ Electromotive force (l c đi n đ ng) d a trên thí nghi m c a

Faraday.

ị ượ Displacement current (dòng đi n d ch), đ c tìm th y t ấ ừ ự  d

ủ ệ ươ đoán c a h  ph ệ ng trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

ị

ậ

ệ ữ ườ ệ ng và t ng:

Đ nh lu t Faraday: ố Năm 1820, Oersted tìm ra m i liên h  gi a đi n tr ẽ ạ dòng đi n không đ i ch y qua 1 s i dây th ng s  sinh ra t

ệ ẳ ợ ổ ừ ườ  tr ừ ườ  tr ng.

ậ ừ ườ ệ V y t tr ng có sinh ra dòng đi n không?

ừ ườ  tr

ng

Năm 1831, Michael Faraday và Joseph Henry phát hi n: ệ t

ờ

ườ ườ ư

ẽ ệ  không sinh ra dòng đi n, nh ng tr

ng tĩnh t ng t ừ

ẽ ệ (induced voltage),

ạ ẽ ệ

ế ổ bi n đ i theo th i gian s  sinh ra dòng đi n. ừ Theo đó, tr ế ả ứ ộ đ ng s  sinh ra th  c m  ng trong m ch kín  electromotive force (emf); chính emf s  sinh ra dòng đi n.

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Vemf  induced current  induced magnetic field  oppose original magnetic field

ệ

ở

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell ng gây ra b i: đi n tích và emf

ệ

ng t o ra b i emf).

 Ef (tr ườ

ả ứ ệ

ệ

ườ ệ Đi n tr ồ Các ngu n emf: electric generator, battery, thermocouple, fuel cell, solar  cell (convert nonelectrical energy  electrical energy) ườ ở ạ Ph n  ng đi n hoá (electrochemical)  ng tĩnh đi n Ee    i các đi n c c  Do đi n tích tích t

ệ ự  tr

ụ ạ  t

ệ

ổ

ườ

T ng đi n tr

ng:

ư

L u ý:

bên ngoài battery, Ef = 0

ề

ượ

Ef và Ee có chi u ng

c nhau trong battery

ề ủ

ượ

chi u c a Ee bên trong và bên ngoài battery là ng

c nhau

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Transformer and Motional electromotive forces

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell Stationary loop in time­varying B field (transformer EMF)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Moving loop in static B field (motional EMF)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Moving loop in time­varying field

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Homework 1:

ướ

ổ

ệ

ế ệ ứ

Dòng đi n d ch (displacement current) ẽ ấ ừ ườ ờ  tr ườ ệ ẽ i: đi n tr ng, ph n này, ta s  xét hi u  ng ng

ng bi n đ i theo th i gian s  sinh ra đi n  ổ ế ng bi n đ i

ượ ạ c l

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell ệ ị c, ta th y t ầ ừ ườ  tr

ầ Ph n tr ườ tr sinh ra t

ng.

ớ ườ

ệ

V i tr

ng tĩnh đi n

(*)

Nh ngư

ươ

ụ ạ

ầ

Mà ph

ng trình liên t c l

i yêu c u

ậ

ườ

ợ

ườ

ợ

ườ

V y, ph

ng trình

(*) không phù h p cho tr

ng h p tr

ng

ế

ờ

ổ

ề

ầ

ỉ

bi n đ i theo th i gian

 c n đi u ch nh

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

In order to satisfy the continuity  equation:

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

(1)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

(2)

(2)

(1)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Homework 2:

ổ

ệ ươ

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell ạ ng trình Maxwell d ng t ng quát

H  ph

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

ế ế ổ

ờ

Th  bi n đ i theo th i gian

(**)

(time­varying potentials)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

(***)

(***)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

(3) (4)

(3) & (4)

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

ườ

Tr

(time­harmonic fields)

ế ổ ề ng bi n đ i đi u hoà

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell

Maxwell’s equations Hệ phương trình Maxwell