Bài giảng Vật lý đại cương (PGS.TS Đỗ NGọc Uấn) - (Chương 8, 10). Dao động và Sóng điện từ

Chia sẻ: Nguyễn Duy Tuấn | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

590
lượt xem 165
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Dao động điện từ điều hòa, Mạch không có điện trở,Dao động điện từ tắt dần là nội dung của bài giảng này. Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên, nghiên cứu sinh chuyên môn vật lý - Giáo trình vật lý đại cương.

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 8, 10). Dao động và Sóng 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
Dao ®éng & Sãng ®iÖn tõ (Ch−¬ng 8, 10)
1. Dao ®éng ®iÖn tõ ®iÒu hoμ: BiÕn ®æi tuÇn hoμn gi÷a c¸c ®¹i l−îng ®iÖn vμ tõ Imax K2 + L Dmax - _ + C 2 12 1q = LI 0 max = W max 0 W K1 m e 2 2C M¹ch kh«ng cã ®iÖn trë We+Wm=const thuÇn, kh«ng bÞ mÊt m¸t n¨ng l−îng q dq dI + LI = 0 2 1q 12 C dt dt + LI = const 2C 2
q dI LÊy ®¹o hμm hai vÕ +L =0 theo thêi gian C dt 1 2 dI ω0 = 2 + ω0 I = 0 2 2 LC dt Dao ®éng ®iÖn tõ trong T = 2 π = 2 π LC ω0 0 m¹ch LC lμ dao ®éng ®iÒu I = I cos(ω t + ϕ) hoμ 0 0 I = I 0 cos ω0 t I,q q = q 0 sin ω0 t t
2.Dao ®éng ®iÖn tõ t¾t dÇn To¶ nhiÖt t¹i R Biªn ®é dßng (®iÖn tÝch) gi¶m R dÇn -> t¾t h¼n 6.1 f/t Dao ®éng ®iÖn tõ t¾t dÇn C L To¶ nhiÖt t¹i R, mÊt n¨ng l−îng trong dt: q dI + L = − RI 2dt -dW= RI C dt 2 1q 12 2 dI dI − d( + LI ) = RI dt2 + 2β + ω0 I = 0 2 2C 2 2 dt dt R ω= 1 q dq dI 2β = + LI = − RI 2 0 LC L C dt dt
§iÒu kiÖn ®Ó cã dao ®éng ω0 > β ω = ω −β 2 2 − βt I = I 0e cos( ωt + ϕ) 0 1 R2 = −( ) I LC 2 L I0 I0e-βt 2π 2π I0cosϕ T= = ω 1 R2 −( ) t -I0e-βt LC 2 L T • I gi¶m dÇn theo hμm mò víi -I0 thêi gian R 2 R( ) • §iÒu kiÖn ®Ó cã C LC 2L dao ®éng ω0 > β L R0 = 2 • §iÖn trë tíi h¹n C
3.Dao ®éng ®iÖn tõ c−ìng bøc: ε=ε0sinΩt R Trong thêi gian dt mÊt RI2dt, cung cÊp thªm εIdt 2 C 1q 12 + LI ) + RI dt = ε.I.dt L 2 d( 2C 2 ε q dq dI + LI + RI = Iε 0 sin Ωt ~ 2 C dt dt ε0Ω 2 dI dI + 2β + ω0 I = cos Ωt 2 2 dt dt L I=Itd+Icb sau mét thêi gian Itd t¾t h¼n, chØ cßn Icb I = Icb=I0cos(Ωt+Φ)
ε0 I I0 = 12 R + ( ΩL − 2 ) t ΩC 1 ΩL − 1 2 Tæng trë ΩC Z = R + ( ΩL − 2 ) cña m¹ch tgΦ = ΩC R 1 Z L = ΩL C¶m kh¸ng ZC = Dung kh¸ng ΩC ε0 Céng h−ëng I0 ®¹t cùc ®¹i = I 0 max 1 1 ΩL = → Ω ch = = ω0 R ΩC LC TÇn sè c−ìng bøc b»ng tÇn sè riªng cña m¹ch -> Céng h−ëng
øng dông: HiÖu suÊt cao nhÊt -> Bï pha I0max Ω Ωch=ω0
Ch−¬ng 10: Sãng ®iÖn tõ 1. Sù t¹o thμnh sãng ®iÖn tõ ThÝ nghiÖm cña HÐc: r E A L M ~ L’ B r H
Sãng ®iÖn tõ lμ tr−êng ®iÖn tõ biÕn thiªn truyÒn ®i trong kh«ng gian
2. Ph−¬ng tr×nh M¾c xoen cña 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 , t ) B = B( x , y, z, t )r J=0 r r ∂D r ∂B rotH = rotE = − ∂t r ∂t r r r r r divB = 0 B = μr μH D = ε 0 εE divD = 0 0 r ∂E rotH = ε 0 ε Ph−¬ng tr×nh sãng r ∂t r r ∂H r rotE = −μ 0μ ∂H ∂E 2 r ∂t r rot( ) = ε 0 ε 2 ∂H 1 ∂t ∂t =− rotE ∂t μ 0μ
r r ∂E 2 1 − rot( rotE) = ε 0 ε 2 μ 0μ ∂t r r ∂E2 rot( rotE) + μ 0με 0 ε 2 = 0 ∂t r r r 1 ∂2E r 1∂E 2 ΔE − 2 2 = 0 − ΔE + 2 2 = 0 v ∂t v ∂t C 1 v= v= με μ 0με 0 ε 1 C= ≈ 3.10 m / s 8 μ0ε0 r r r r rot ( rotE ) = ∇divE − ∇ E = − ΔE 2
3. Nh÷ng t/c cña sãng ®iÖn tõ: • Tån t¹i c¶ trong chÊt, ch©n kh«ng • Sãng ngang: E&H vu«ng gãc víi v • VËn tèc trong • VËn tèc trong m«i tr−êng chÊt ch©n kh«ng C 1 v= C= ≈ 3.10 m / s 8 με μ0ε0 y Sãng ®iÖn tõ ®¬n s¾c: r r Er MÆt sãng lμ c¸c mÆt E0 v ph¼ng song song: tõ ∞, r r x ph−¬ng E,H kh«ng ®æi H 0 H z
rr Hai vÐc t¬ lu«n vu«ng gãc E⊥H rrr E, H , v theo thø tù ®ã hîp thμnh tam diÖn thuËn 3 mÆt vu«ng rr E, H lu«n dao ®éng cïng pha vμ cã tû lÖ r r rr ε 0 ε | E |= μ 0μ | H | v E x E = E m cos ω( t − ) r H vx H = H m cos ω( t − ) v 4. N¨ng l−îng sãng ®iÖn tõ 1 1 ϖ= ε0εE + μ 0μ H 2 2 2 2
Sãng ®iÖn tõ lan truyÒn:
ϖ = ε 0 εE = μ 0μH = ε 0 ε E μ 0μ H 2 2 • N¨ng th«ng cña sãng ®iÖn tõ 1 v= Φ = ϖv μ 0με 0 ε Φ = EH rrr Φ = E×H • VÐc t¬ Um«p-Poynting 5. Thang sãng λ 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102 cm Tia Gamma Sãng VT§ Hång ngo¹i Tia tö ngo¹i Tia r¬nghen AS nh×n thÊy
6. ¸p suÊt sãng ®iÖn tõ Tr−êng ®iÖn tõ g©y ra dßng r c¶m øng J -> g©y ra lùc ®Èy Er J ¸p suÊt p=(1+k) ϖ r H ϖ ≤ p ≤ 2ϖ AS mÆt trêi cã n¨ng th«ng Φ ~103W/m2 ϖ = Φ/c = 103/(3. 108)J/m3 ¸p suÊt AS mÆt trêi t¸c dông lªn mÆt vËt dÉn ph¶n x¹ hoμn toμn k=1: p=2. 103/(3. 108)=0,7.10-5 N/m2