intTypePromotion=1

Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:55

0
135
lượt xem
34
download

Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm

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

Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm trình bày các nội dung chính sau: lực tác dụng lên điện tích chuyển động, lực tác dụng lên nguyên tố dòng, lực và momen tác dụng lên một mạch kín, cường độ phân cực từ và từ thẩm, điều kiện bờ từ trường, mạch từ, điện cảm và hỗ cảm. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Điện - điện tử.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Lực từ và điện cảm

  1. Nguy n Công Phương Lý thuy t trư ng ñi n t L c t & ñi n c m
  2. N i dung 1. Gi i thi u 2. Gi i tích véctơ 3. Lu t Coulomb & cư ng ñ ñi n trư ng 4. D ch chuy n ñi n, lu t Gauss & ñive 5. Năng lư ng & ñi n th 6. Dòng ñi n & v t d n 7. ði n môi & ñi n dung 8. Các phương trình Poisson & Laplace 9. T trư ng d ng 10. L c t & ñi n c m 11. Trư ng bi n thiên & h phương trình Maxwell 12. Sóng ph ng 13. Ph n x & tán x sóng ph ng 14. D n sóng & b c x L c t & ñi n c m 2
  3. L c t & ñi n c m • L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng • L c tác d ng lên nguyên t dòng • L c gi a các nguyên t dòng • L c & mô men tác d ng lên m t m ch kín • Cư ng ñ phân c c t & t th m • ði u ki n b t trư ng • M ch t • ði n c m & h c m L c t & ñi n c m 3
  4. L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng (1) • Trong ñi n trư ng: F = QE • L c (ñi n) này trùng v i hư ng c a ñi n trư ng • Trong t trư ng: F = Qv B • L c (t ) này vuông góc v i v n t c v c a ñi n tích & v i cư ng ñ t c m B • Trong ñi n t trư ng: F = Q(E + v B) • (l c Lorentz) L c t & ñi n c m 4
  5. Ví d L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng (2) M t ñi n tích ñi m Q = 18 nC có v n t c 5.106 m/s theo hư ng av = 0,04ax – 0,05ay + 0,2az. Tính ñ l n c a l c tác d ng lên ñi n tích do các trư ng sau gây ra: a) B = –3ax + 4ay + 6az mT; b) E = –3ax + 4ay + 6az kV/m; c) c B & E. FB = Qv × B av 6 0, 04a x − 0, 05a y + 0, 2a z v=v = 5.10 av 0, 042 + 0, 052 + 0, 22 = 5.106 (0,19a x − 0, 24a y + 0,95a z ) m/ s ax ay az ax ay az → FB = Qv × B = Q vx vy vz = 18.10−9.5.106 0,19 −0, 24 0,95 Bx By Bz −3 4 6 = −0, 47a x − 0,36a y + 0, 0036a z mN → FB = FB = 0, 47 2 + 0,362 + 0, 00362 = 0,5928 mN L c t & ñi n c m 5
  6. Ví d L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng (3) M t ñi n tích ñi m Q = 18 nC có v n t c 5.106 m/s theo hư ng av = 0,04ax – 0,05ay + 0,2az. Tính ñ l n c a l c tác d ng lên ñi n tích do các trư ng sau gây ra: a) B = –3ax + 4ay + 6az mT; b) E = –3ax + 4ay + 6az kV/m; c) c B & E. FE = QE = 18.10−9 (−3a x + 4a y + 6a z ) kN FB = 0,5928 mN → FE = FE = 18.10−9 32 + 42 + 62 = 0,1406 mN FEB = Q (E + v × B) = FE + FB = 18.10−6 (−3a x + 4a y + 6a z ) + + (−0, 47a x − 0,36a y + 0, 0036a z ).10−3 = −0,53a x − 0, 29a y + 0,11a z mN → FEB = FEB = 0,532 + 0, 292 + 0,112 = 0, 6141 mN L c t & ñi n c m 6
  7. L c t & ñi n c m • L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng • L c tác d ng lên nguyên t dòng • L c gi a các nguyên t dòng • L c & mô men tác d ng lên m t m ch kín • Cư ng ñ phân c c t & t th m • ði u ki n b t trư ng • M ch t • ði n c m & h c m L c t & ñi n c m 7
  8. L c tác d ng lên nguyên t dòng (1) B B – + – FQ + FQ – + + – – + + – + + + – – – I I Hi u ng Hall L c t & ñi n c m 8
  9. L c tác d ng lên nguyên t dòng (2) • L c tác d ng lên nguyên t ñi n tích: dF = dQv B • N u xét m t h t ñi n tích ch y trong m t v t d n, l c s tác d ng lên v t d n • Ch xét các l c tác d ng lên các v t d n có dòng ñi n • ðã bi t: dQ = ρvdv (chú ý dv là vi phân th tích) → dF = ρvdvv B • M t khác: J = ρvv → dF = J Bdv L c t & ñi n c m 9
  10. L c tác d ng lên nguyên t dòng (3) dF = J × Bdv Jdv = IdL → dF = IdL × B → F = ∫ J × Bdv = ∫ IdL × B = − I ∫ B × dL V ð i v i m t dây d n th ng, ñ t trong t trư ng ñ u: F = IL × B F = BIL sin θ L c t & ñi n c m 10
  11. Ví d L c tác d ng lên nguyên t dòng (4) Tính l c tác d ng lên vòng dây. z I 10 10 A H= az = a z A/m 2π x 2π x y 10 2.10−6 (1, 0, 0) B = µ0 H = 4π .10−7 az = az T (1, 2, 0) 2π x x −3 2.10−6 F = − I ∫ B × dL = −5.10 ∫ a z × dL (3, 0, 0) 5 mA x x  3 az −8 2 az 1 az 0 az  = −10  ∫ × dxa x + ∫ × dya y + ∫ × dxa x + ∫ × dya y   x =1 x y =0 3 x =3 x y =2 1  −8  1 2  = −10 ln x 1 a y + y 0 (−a x ) + ln x 3 a y + y 2 (−a x )  = −1,33.10−8 a x N 3 1 0  3  L c t & ñi n c m 11
  12. L c t & ñi n c m • L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng • L c tác d ng lên nguyên t dòng • L c gi a các nguyên t dòng • L c & mô men tác d ng lên m t m ch kín • Cư ng ñ phân c c t & t th m • ði u ki n b t trư ng • M ch t • ði n c m & h c m L c t & ñi n c m 12
  13. L c gi a các nguyên t dòng (1) I1dL1 × a R12 dH 2 = 4π R12 2 dF = IdL × B → d (dF2 ) = I 2 dL 2 × dB 2 dB 2 = µ0 dH 2 I1I 2 → d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) 4π R12 2 L c t & ñi n c m 13
  14. Ví d 1 L c gi a các nguyên t dòng (2) z Cho I1dL1 = – 3ay Am; I2dL2 = – 4az Am. I2dL2 Tính vi phân l c tác d ng lên dL2. I1I 2 d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) R12 4π R12 2 y 4π .10−7 = I 2 dL 2 × ( I1dL1 × a R12 ) I1dL1 4π R12 2 x R12 = (1 − 5)a x + (6 − 2)a y + (4 − 1)a z −4a x + 4a y + 3a z = −4a x + 4a y + 3a z → a R12 = ; R12 = 42 + 42 + 32 42 + 42 + 32 4π .10−7 (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  → d (dF2 ) = (−4a z ) ×   4π (42 + 42 + 32 )3/ 2 L c t & ñi n c m 14
  15. Ví d 1 L c gi a các nguyên t dòng (3) z Cho I1dL1 = – 3ay Am; I2dL2 = – 4az Am. I2dL2 Tính vi phân l c tác d ng lên dL2. I1I 2 d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) R12 4π R12 2 y 4π .10−7 (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  = (−4a z ) ×   I1dL1 4π (42 + 42 + 32 )3/ 2 x ax ay az A × B = Ax Ay Az Bx By Bz ax ay az → (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z ) = 0 −3 0 = −3(3a x + 4a z ) −4 4 3 L c t & ñi n c m 15
  16. Ví d 1 L c gi a các nguyên t dòng (4) z Cho I1dL1 = – 3ay Am; I2dL2 = – 4az Am. I2dL2 Tính vi phân l c tác d ng lên dL2. I1I 2 d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) R12 4π R12 2 y 4π .10−7 (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  = (−4a z ) ×   I1dL1 4π (42 + 42 + 32 )3/ 2 x ax ay az A × B = Ax Ay Az (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z ) = −3(3a x + 4a z ) Bx By Bz ax ay az → (−4a z ) × (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  = 0   0 −4 = 36a y −9 0 −12 L c t & ñi n c m 16
  17. Ví d 1 L c gi a các nguyên t dòng (5) z d (dF2 ) Cho I1dL1 = – 3ay Am; I2dL2 = – 4az Am. I2dL2 Tính vi phân l c tác d ng lên dL2. I1I 2 d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) R12 4π R12 2 y 4π .10−7 (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  = (−4a z ) ×   I1dL1 4π (42 + 42 + 32 )3/ 2 x (−4a z ) × (−3a y ) × (−4a x + 4a y + 3a z )  = 36a y   10−7 −8 → d (dF2 ) = 36a y = 1,37.10 a y N (42 + 42 + 32 ) 3/ 2 L c t & ñi n c m 17
  18. Ví d 2 L c gi a các nguyên t dòng (6) z d (dF2 ) Cho I1dL1 = – 3ay Am; I2dL2 = – 4az Am. I2dL2 Tính vi phân l c tác d ng lên dL1. (ñã tính ñư c d(dF2) = 1,37.10 – 8 ay N VD1) R12 I1I 2 y d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) 4π R12 2 I 2 I1 I1dL1 d (dF1 ) = µ0 dL1 × (dL 2 × a R 21 ) x 4π R21 2 d (dF1 ) −7 4π .10 = I1dL1 × ( I 2 dL 2 × a R 21 ) 4π R21 → d (dF1 ) = −1,83.10−8 a z 2 R 21 = (5 − 1)a x + (2 − 6)a y + (1 − 4)a z T i sao d(dF2) ≠ d(dF1) ? L c t & ñi n c m 18
  19. L c gi a các nguyên t dòng (7) I1I 2 d (dF2 ) = µ0 dL 2 × (dL1 × a R12 ) 4π R12 2 I1I 2  dL1 × a R12  → F2 = µ0 ∫  dL 2 × ∫ R 2  4π   12   I1I 2  dL1 × a R12  = µ0 ∫  ∫ R 2  × dL 2 4π   12   L c t & ñi n c m 19
  20. L c t & ñi n c m • L c tác d ng lên ñi n tích chuy n ñ ng • L c tác d ng lên nguyên t dòng • L c gi a các nguyên t dòng • L c & mô men tác d ng lên m t m ch kín • Cư ng ñ phân c c t & t th m • ði u ki n b t trư ng • M ch t • ði n c m & h c m L c t & ñi n c m 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2