Bài giảng Vật lý đại cương (PGS.TS Đỗ NGọc Uấn) - Chương 7. Trường điện từ

Chia sẻ: Nguyễn Duy Tuấn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

413
lượt xem 124
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điện trường gây ra dòng điện cảm ứng có đường sức khép kín - Điện trường xoáy. Luật thứ nhất: Bất kì một từ trường nào biến đổi theo thời gian cũng sinh ra một điện trường xoáy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lý đại cương (PGS.TS Đỗ NGọc Uấn) - Chương 7. Trường điện từ

Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn ViÖn VËt lý kü thuËt Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
Ch−¬ng 7 Tr−êng ®iÖn tõ
1. LuËn ®iÓm thø nhÊt cña M¾cXoen (Maxwell) 1.1. Ph¸t biÓu luËn ®iÓm -++ - r r §iÖn trr êng tÜnh - −r B ®ang t¨ng +E ∫ Ed l = 0 - - + + C C §iÖn tr−êng xo¸y r rr ∫ Ed l ≠ 0 E IC IC C §iÖn tr−êng g©y ra dßng ®iÖn c¶m øng cã ®−êng søc khÐp kÝn =>§iÖn tr−êng xo¸y. LuËn ®iÓm thø nhÊt: BÊt k× mét tõ tr−êng nμo biÕn ®æi theo thêi gian còng sinh ra mét ®iÖn tr−êng xo¸y
1.2. Ph−¬ng tr×nh M¾cxoen-Faraday r r S§§ c¶m øng B d rr dΦ m dS = − ( ∫ BdS) εC = − Sr dt dt S rr dl C Theo ®Þnh nghÜa S§§: ε C = ∫ Ed l r rr E d rr ∫ Ed l = − dt ∫ BdS C C S L−u sè cña vÐc t¬ c−êng ®é ®iÖn tr−êng däc theo mét ®−êng cong kÝn bÊt k× b»ng vÒ gi¸ trÞ tuyÖt ®èi nh−ng tr¸i dÊu víi tèc ®é biÕn thiªn theo thêi gian cña tõ th«ng qua diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng cong ®ã
D¹ng vi ph©n ph−¬ng tr×nh M¾cxoen-Faraday rr rr rr d rr ∫ Ed l = ∫ rotEdS ∫ Ed l = − dt ∫ BdS C S r rr C S r rr dB r i jk ∫ rotEdS = ∫ (− r )dS r ∂ ∂∂ dt rotE = S S r ∂B ∂x ∂y ∂z rotE = − ∂t Ex Ey Ez r r ∂E z ∂E y r ∂E y ∂E r ∂E ∂E rotE = i ( ) + j( x - z ) + k ( - x) - ∂y ∂z ∂z ∂x ∂x ∂y ý nghÜa: X¸c ®Þnh c−êng ®é ®iÖn tr−êng khi biÕt qui luËtbiÕn ®æi tõ tr−êng theo thêi gian
2. LuËn ®iÓm thø hai cña M¾cXoen (Maxwell) 2.1. Ph¸t biÓu luËn ®iÓm: BÊt k× mét ®iÖn tr−êng nμo biÕn thiªn theo thêi gian còng sinh ra tõ tr−êng 2.2. Ph−¬ng tr×nh M¾cXoen-Ampe Dßng ®iÖn dÞch lμ dßng ®iÖn t−¬ng ®−¬ng víi ®iÖn tr−êngbiÕn ®æi theo thêi gian vÒ ph−¬ng diÖn sinh ra tõ tr−êng dE ≠0 I dt dE =0 R C dt K t
dE I =0 R C dt Id t K dE ≠0 ~ dt Dßng qua tô C lμ dßng ®iÖn dÞch Id I=Id Dßng qua R lμ dßng ®iÖn dÉn I Id I Jd = = MËt ®é dßng ®iÖn dÞch: S S dσ dq 1 dq d q I= D=σ Jd = = ( )= dt S dt dt S dt dD VÐc t¬ mËt ®é dßng ®iÖn dÞch b»ng tèc Jd = dt r ®é biÕn thiªn theo thêi gian cña vÐc t¬ r ∂D Jd = c¶m øng ®iÖn ∂t
XÐt vÒ ph−¬ng diÖn sinh ra tõ tr−êng th× bÊt cø mét ®iÖn tr−êng nμo biÕn ®æi theo thêi gian còng gièng nh− mét dßng ®iÖn gäi lμ dßng ®iÖn dÞch r r cã vÐc t¬ mËt ®é dßng J d = ∂D r ∂t D vÐc t¬ c¶m øng ®iÖn r rr Trong ®iÖn m«i cã ph©n r nªn D = ε 0 E + Pe cùc r r ∂E ∂Pe J d = ε0 + r ∂t ∂t r r ∂D J tp = J + r Ph−¬ng tr×nh M¾cXoen-Ampe: r rr ∂t J dS J = ∂D §L vÒ dßng tp (Ampe) ∂t d r rr SH ∫ Hd l = I tp r C dl C
r rr r ∂D r I tp = ∫ J tp dS = ∫ ( J + )dS ∂t r S S rr r ∂D r PT M-A d¹ng tÝch ph©n ∫ Hd l = ∫ ( J + )dS ∂t C S L−u sè cña vÐc t¬ c−êng ®é tõ tr−êng däc theo ®−êng cong kÝn bÊt k× b»ng c−êng ®é dßng ®iÖn toμn phÇn ch¹y qua diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng r cong kÝn ®ã r r ∂D Ph−¬ng tr×nh M-A d¹ng vi ph©n rotH = J + ∂t ý nghÜa: X¸c ®Þnh c−êng ®é tõ tr−êng khi biÕt dßng vμ qui luËt ph©n bè, biÕn ®æi ®iÖn tr−êng theo thêi gian
3. Tr−êng ®iÖn tõ vμ hÖ thèng PT M¨cxoen §iÖn tr−êng vμ tõ tr−êng ®ång thêi tån t¹i trong kh«ng gian t¹o thμnh mét tr−êng thèng nhÊt gäi lμ tr−êng ®iÖn tõ N¨ng l−îng tr−êng ®iÖn tõ: mËt ®é n¨ng l−îng 1 1 ϖ = ϖe + ϖm = ( ε 0 εE + μ 0μH ) = ( ED + BH ) 2 2 2 2 N¨ng l−îng tr−êng ®iÖn tõ trong thÓ tÝch V 1 W = ∫ ϖdV = ∫ ( ε 0 εE + μ 0μH )dV 2 2 2V V 1 = ∫ ( ED + BH )dV 2V
HÖ thèng PT M¨cxoen • D¹ng tÝch ph©n: p/t M-A r p/t M-F rr rr r ∂D r d rr ∫ Hd l = ∫ ( J + ∂t )dS ∫ Ed l = − dt ∫ BdS r rS C C S §/L O-G ®èi víi ®iÖn tr−êng ∫ DdS = ∑ q i rr i S ∫ BdS = 0 §/L O-G ®èi víi tõ tr−êng S C¸c p/t liªn hÖ tr−êng r r r r r r B = μ 0μH J = σE D = ε 0 εE r • D¹ng vi r ph©n divD = ρ r r ∂B r r ∂D r rotE = − rotH = J + divB = 0 ∂t ∂t
§iÖn tr−êng vμ tõ tr−êng rr rr E = E ( x , y, z , t ) H = H ( x , y, z , t ) rr rr D = D ( x , y, z , t ) B = B( x , y, z, t ) §iÖn tr−êng tÜnh vμ tõ tr−êng tÜnh rr rr E = E ( x , y, z ) H = H ( x , y, z ) rr rr D = D( x , r , z ) B = B( x , y,r ) y z r r H=0 B=0 E=0 D = 0r r rr r rr ∫ Hd l = I rotH = J ∫ Ed l = 0 rotE = 0 r rr C rr C r ∫ ∫ DdS = ∑ q i divD = ρ BdS = 0 divB = 0 r r S i S r r B = μ 0μH D = ε 0 εE
Sãng ®iÖn tõ rr rr ρ=0 E = E ( x , y, z , t ) H = H ( x , y, z , t ) r rr rr D = D( x , y, z,rt ) B = B( x , y, z, t ) J=0 r r ∂B r ∂D rotE = − rotH = ∂t ∂t r r divB = 0 r divD = 0 r r r D = ε 0 εE B = μ 0μH • Dù ®o¸n ®−îc tån t¹i sãng ®iÖn tõ • X©y dùng thuyÕt ®iÖn tõ vÒ sãng ¸nh s¸ng λ=0,45÷0,75 μm • Tr−íc thùc nghiÖm 20 n¨m