BÀI GIẢNG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG - CHƯƠNG 7 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ pot

Bi giảng Vật lý đại cơng
Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn
Viện Vật lý kỹ thuật
Trờng ĐH Bách khoa H nội
Ch−¬ng 7
Tr−êng®iÖntõ
1. Luận điểm thứ nhất của MắcXoen (Maxwell)
1.1. Phát biểu luận điểm
0ldE
C


r
r
C
Luận điểm thứ nhất: Bấtkìmộttừtrờng no
biến đổi theo thời gian cũng sinh ra một điện
trờng xoáy
Điện trờng gây ra dòng điện cảm ứng có đờng
sức khép kín =>Điện trờng xoáy.
C
I
B
r
đang tăng
E
r
E
r
+
+

+
+
+
-
-
-
-
-
C
I
0ldE
C
=

r
r
Điện trờng tĩnh
Điện trờng xoáy
1.2. Phơng trình Mắcxoen-Faraday
Sd
r
ld
r
E
r
SĐĐ cảm ứng

=

=

S
m
C
)SdB(
dt
d
dt
d
r
r
S
C Theo định nghĩa SĐĐ:
ldE
C
C
r
r

=

=
SC
SdB
dt
d
ldE
r
r
r
r

Lu số của véc tơ cờng độ điện trờng dọc theo
một đờng cong kín bất kì bằng về giá trị tuyệt
đối nhng trái dấu với tốc độ biến thiên theo thời
gian của từ thông qua diện tích giới hạn bởi
đờng cong đó
B
r
Dạng vi phân phơng trình Mắcxoen-Faraday

=
SC
SdErotldE
r
r
r
r
)
y
E
-
x
E
(k)
x
E
-
z
E
(j)
z

E
-
y
E
(iErot
x
y
zx
y
z




+




+




=
rrr
r
Sd)
dt
Bd

(SdErot
SS
r
r
r
r

=
t
B
Erot


=
r
r
zyx
E EE
z

y

x
k j i
Erot

=
r
rr
r

=
SC
SdB
dt
d
ldE
r
r
r
r
ý nghĩa: Xác định cờngđộđiệntrờng khi
biết qui luậtbiến đổi từ trờng theo thời gian
2. Luận điểm thứ hai của MắcXoen (Maxwell)
2.1. Phát biểu luận điểm:
Bất kì một điện trờng no biến thiên theo thời
gian cũng sinh ra từ trờng
2.2. Phơng trình MắcXoen-Ampe
Dòng điện dịch l dòng điện tơng đơng với
điện trờngbiến đổi theo thời gian về phơng
diện sinh ra từ trờng
C
R
K
0

dt
dE

0
dt
dE
=
t
I
C
R
K
~
0
dt
dE

0
dt
dE
=
I
t
Dòng qua tụ C l dòng điện dịch I
d
I
d
Dòng qua R l dòng điện dẫn I
I=I
d

Mật độ dòng điện dịch:
S
I
S
I
J
d
d
==
dt
dq
I =
dt
d
)
S
q
(
dt
d
dt
dq
S
1
J
d

===
D=
dt

dD
J
d
=
t
D
J
d


=
r
r
Véc tơ mật độ dòng điện dịch bằng tốc
độ biến thiên theo thời gian của véc tơ
cảm ứng điện
Xét về phơng diện sinh ra từ trờng thì bất cứ
một điện trờng no biến đổi theo thời gian cũng
giống nh một dòng điện gọi l dòng điện dịch
có véc tơ mật độ dòng
véc tơ cảm ứng điện
t
D
J
d


=
r
r

D
r
Trong điện môi có phân cực nên
e0
PED
r
r
r
+=
t
P
t
E
J
e
0d


+


=
r
r
r
Phơng trình MắcXoen-Ampe:
t
D
J
d

=
r
r
Sd
r
J
r
C
S
ĐL về dòng tp (Ampe)
H
r
ld
r
t
D
JJ
tp


+=
r
rr

=
C
tp
IldH

r
r



+==
SS
tptp
Sd)
t
D
J(SdJI
r
r
r
r
r



+=
SC
Sd)
t
D
J(ldH
r
r
r
r

r
Lu số của véc tơ cờng độ từ trờng dọc theo
đờng cong kín bất kì bằng cờng độ dòng điện
ton phần chạy qua diện tích giới hạn bởi đờng
cong kín đó
PT M-A dạng tích phân
Phơng trình M-A dạng vi phân
t
ý nghĩa: Xác định cờngđộtừtrờng khi biết
D
JHrot

+=
r
rr
dòng v qui luật phân bố, biến đổi điện trờng
theo thời 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®én¨ngl−îng
me
ϖ+
ϖ
=ϖ
)BHED(
2
1
)HE(

2
1
2
0
2
0
+=μμ+εε=
N¨ng l−îng tr−êng ®iÖn tõ trong thÓ tÝch V
∫∫
μμ+εε=ϖ=
V
2
0
2
0
V
dV)HE(
2
1
dVW
dV)BHED(
2
1
V
∫
+=
HÖ thèng PT M¨cxoen
p/t M-F
∫∫
−=

SC
SdB
dt
d
ldE
r
r
r
r
p/t M-A
∫∫
∂
∂
+=
SC
t
D
J(ldH
Sd)
r
r
r
r
r
• D¹ng tÝch ph©n:
§/L O-G ®èi víi ®iÖn tr−êng
§/L O-G ®èi víi tõ tr−êng
∑
∫
=

i
i
S
qSdD
r
r
0SdB
S
=
∫
r
r
C¸c p/t liªn hÖ tr−êng
ED
0
rr
εε=
EJ
r
r
σ=
HB
0
r
r
μμ=
• D¹ng vi ph©n
t
B
Erot

∂
∂
−=
r
r
t
D
JHrot
∂
∂
+=
r
rr
ρ=Ddiv
r
0Bdiv =
r
§iÖn tr−êng vμ tõ tr−êng
)t,z,y,x(EE
r
r
=
)t,z,y,x(DD
r
r
=
)t,z,y,x(HH
r
r
=

)t,z,y,x(BB
r
r
=
§iÖn tr−êng tÜnh vμ
)z,y,x(EE
r
r
=
)z,y,x(DD
rr
=
)z,y,x(HH
r
r
=
)z,y,x(BB
r
r
=
tõ tr−êng tÜnh
0H =
r
0B =
r
0E =
r
0D =
r
0ldE

C
=
∫
r
r
0Erot =
r
∑
∫
=
i
i
S
qSdD
r
r
ρ=Ddiv
r
ED
0
r
r
εε=
IldH
C
=
∫
r
r
JHrot

r
r
=
0SdB
S
=
∫
r
r
0Bdiv =
r
HB
0
r
r
μμ=
Sãng ®iÖn tõ
)t,z,y,x(EE
r
r
=
)t,z,y,x(DD
r
r
=
)t,z,y,x(HH
r
r
=
)t,z,y,x(BB

r
r
=
0
=
ρ
0J =
r
t
B
Erot
∂
∂
−=
r
r
t
D
Hrot
∂
∂
=
r
r
0Ddiv =
r
ED
0
r
r

εε=
0Bdiv =
r
HB
0
r
r
μμ=
•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