Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 5: Điện từ trường

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 5: Điện từ trường

1. 5.1. Nội dung thuyết Điện – Từ của Maxwell 5.2. Sóng điện từ tự do
2. 5.1 THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.1 Đặt vần đề _ Hạt điện dao động _ Mối quan hệ giữa điện trƣờng và từ trƣờng ? _ Maxwell là ngƣời trả lời câu hỏi đó thông qua Thuyết điện từ Maxwell
3. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.2 Luận điểm 1 – Điện trƣờng xoáy B “Mọi từ trƣờng biến thiên theo thời gian đều làm xuất hiện một ”. E _ Phƣơng trình Maxwell – Faraday: B B Ed dS rot E t t LS (dạng tích phân) (dạng vi phân)
4. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.2 Luận điểm 1 – Điện trƣờng xoáy _ Trong hệ tọa độ Descartes, toán tử có dạng: i j k    rot E x y z E E E x y z EBE zx y y z t B EE By rot E  x z t ztx Ey EBxz x y t
5. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.3 Luận điểm 2 – Dòng điện dịch “Mọi điện trƣờng biến thiên theo thời gian đều làm xuất hiện .”. Điện trƣờng Dòng điện biến thiên Từ trƣờng Điện trường biến thiên  Dòng điện không phải do sự chuyển động Dòng điện dịch có hƣớng của điện tích không tỏa nhiệt Joule - Lenz
6. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.3 Luận điểm 2 – Dòng điện dịch Phƣơng trình Maxwell – Ampère: Dạng tích phân: Dạng vi phân:  D Hd ( j )d S  D t rot H j (C) (S) t j : mật độ dòng điện dẫn.  D j : mật độ dòng điện dịch. t dich
7. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.4 Điện từ trƣờng – Hệ phƣơng trình Maxwell Dạng tích phân Dạng vi phân  B  B Ed .d S (1a) rot E (1b) t t (C) (S)  D  D Hd ( j )d S (2a) rot H j (2b) t t (C) (S) Dd S q (3a) divD (3b)  trong(S) (S) Bd S 0 (4a) divB 0 (4b) (S)
8. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.4 Điện từ trƣờng – hệ phƣơng trình Maxwell _ Ngoài ra còn có các phƣơng trình liên hệ:  Môi trƣờng điện môi: DE 0 (5)  Môi trƣờng điện dẫn: jE  (6)  Môi trƣờng từ môi: BH 0 (7)
9. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.5 Năng lƣợng điện từ trƣờng _ Mật độ năng lƣợng điện từ: 11    (  E22  H ) (ED BH) E m22 0 0 _ Năng lƣợng điện từ trong thể tích V: W  V ( Em  )V _ Năng lƣợng điện từ trƣờng .: W  dV (   )dV Em (V)(V)
10. 5.1. THUYẾT ĐIỆN - TỪ CỦA MAXWELL 5.1.6 Ý nghĩa của thuyết Maxwell _ Thống nhất hai trƣờng: điện trƣờng + từ trƣờng trƣờng thống nhất: _ Diễn tả định lƣợng về trƣờng điện từ. _ Giải thích triệt để các hiện tƣợng điện từ. _ Dự đoán đƣợc sự tồn tại của sóng điện từ (đƣợc thực nghiệm xác lập sau hơn 20 năm). _ Khẳng định ánh sáng cũng là
11. 5.2 SÓNG ĐIỆN TỪ TỰ DO 5.2.1 Phƣơng trình sóng điện từ tự do _Sóng điện từ lan truyền trong chân không ( j0 và 0 ) gọi là sóng điện từ . _ Hệ pt Maxwell mô tả sóng điện từ tự do:  B  D rot E (1a) rot H (2a) t t divD 0 (3a) divB 0 (4a) (5) (7) DE 0 BH 0
12. 5.2 SÓNG ĐIỆN TỪ TỰ DO 5.2.2 Tính chất tổng quát của sóng điện từ tự do  Sóng điện từ có đầy đủ các tính chất của sóng cơ học nhƣ: , .,  Là sóng  Truyền trong môi trƣờng vật chất và cả trong chân không.  Vận tốc lan truyền trong chân không là: c  Sóng điện từ mang năng lƣợng.
13. 5.2 SÓNG ĐIỆN TỪ TỰ DO 5.2.3 Thang sóng điện từ
14. 5.2 SÓNG ĐIỆN TỪ TỰ DO 5.2.4 Ứng dụng của sóng điện từ _ Trong thông tin liên _ Nấu nƣớng bằng sóng lạc vô tuyến điện từ (lò viba)
15. HẾT CHƢƠNG 5