Bài giảng Trường điện từ - Đặng Ngọc Minh Đức
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
ThS. Ĉһng Ngӑc Minh Ĉӭc
NӜI DUNG MÔN HӐC
| Chѭѫng 1: Nhӳng ÿӏnh luұt cѫ bҧn trong trѭӡng ÿiӋn tӯ
| Chѭѫng 2: Trѭӡng ÿiӋn tƭnh
| Chѭѫng 3: Trѭӡng ÿiӋn dӯng
|
| Chѭѫng 5: Trѭӡng ÿiӋn tӯ biӃn thiên
Tài liӋu tham khҧo:
| Ngô Nhұt Ҧnh, Trѭѫng Trӑng Tuҩn Mӻ, Tr˱ͥng ÿi͏n
tͳ, NXB Ĉҥi hӑc Quӕc gia Tp.HCM, 2000.
2
Chѭѫng 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| Trong không gian 3 chiӅu, 3 hӑ mһt cong ÿӝc lұp:
| 3 mһt u1=const; u2=const; u3=const là các mһt tӑa ÿӝ.
Chӑn gӕc tӑa ÿӝ làm chuҭn.
| Hai mt ta ct nhau theo 1 ÿѭӡi là ÿѭӡng ta .
G JG JG
i ,i ,i
| 3 vector ÿѫn vӏ
3 xác ÿӏnh hѭӟng.
1 2
| HӋ tӑa ÿӝ GcongJG– trӵJGc gJGiao –JGthuұGn:JG G JG
1 2 32 3 2
4
1 3
1
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
|
là nhӳng yӃu tӕ dài trên các ÿѭӡng tӑa ÿӝ
dl1,dl2 ,dl3
Các hӋ sӕ h1, h2, h3 là các hӋ sӕ Larmor
dl1 h du1,dl2 h2du2 ,dl hdu
1
wx
i
wy
i
wz
i
h ( )2 ꢀ ( )2 ꢀ ( )2 i 1,2,3
i
| Ĉӕi vӟi tӑa ÿӝ trӵc giao, yӃu tӕ dài:
dl2 dl12 ꢀ dl22 ꢀ dl32
| Trong hӋ tӑa ÿӝ Descartes:
5
dl2 dx2 ꢀ dy2 ꢀ dz2
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
Trong hӋ tӑa ÿӝ cong trӵc giao:
JG
G
JG
JG
dl h du1i1 ꢀ h2du2 i2 ꢀ h3du3i3
| Vector dӏch chuyӇn:
1
| Yu tdin tích:
1 2323
dS2 h3h1du3du1
dS3 h h du1du2
1 2
| YӃu tӕ thӇ tích:
dV dl1dl2dl3 h h h du1du2du3
1 2 3
6
HѬѪNG
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ tӑa ÿӝ Descartes:
u1 x const;u2 y const;u3 z const
| Gc ta là giao ÿim 3 mt phng x=0,y=0,z=0
G JG JG JG JG JG
i ix;i2 iy;i3 iz
| Vector ÿѫn vӏ:
JG JG 1 JG JG JG JG JG JG JG
i iui;i iui;i iui
|
JJG
JG
JG JG
dl dxix ꢀ dyiy ꢀ dziz
dl (dx2 ꢀ dy2 ꢀ dz2 )
7
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
h 1;h2 1;h3 1
| HӋ sӕ Larmor:
1
JJG
dSx rdydzix
JJG JG
dSy rdzdxiy
JG
| YӃu tӕ diӋn tích:
JJG
JG
dSz rdxdyiz
dV dxdydz
| Yu tthtích:
| Vector vӏ trí:
G JG JG JG
r xix ꢀ yiy ꢀ ziz
8
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ tӑa ÿӝ trө:
R const;I const;z const
JG JG JG JG JG JG JG JG JG
i iui;i iui;i iui
| Vector ÿѫn vӏ:
x RcosI RsinIz z
| Vector ÿѫn vӏ dӏch chuyӇn:
JJG
JG
JG JG
dl dRiR ꢀ RdIiI ꢀ dziz
2 2 2
9
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ sӕ Larmor:
h 1;h2 R;h 1
1
JJG
dSR rRdIdziR
3JG
JG
| YӃu tӕ diӋn tích:
JG
dSI rdzdRiI
JG
JG
dSz rRdRdIiz
| Yu tthtích: dV RdRddz
G JG JG
r RiR ꢀ ziz
| Vector vӏ trí xác ÿӏnh P(R,ĭ,z):
10
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ tӑa ÿӝ cҫu:
r const;T const;I const
JG JG JG JG JG JG JG JG JG
| Vector ÿѫn v:
r T I T I r I r T
x rsinT cosI rsinT sinIz rcosT
| Vector ÿѫn vӏ dӏch chuyӇn:
JJG
JG
JG
JG
dl drir ꢀ rdTiT ꢀ rsinTdIiI
11
dl (dr2 ꢀ (rdT )2 ꢀ (rsinTdI)2 )
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
h 1;h2 r;h3 rsinT
1 JJG
| HӋ sӕ Larmor:
JG
dSr r(rdT )(RsinTdI)ir
JJ
dST rdr(rsinTdI)dRiT
| YӃu tӕ diӋn tích:
JJG
JG
dSI rdr(rdT )iI
| Yu tthtích:
G JG
r rir
| Vector vӏ trí xác ÿӏnh P(r,ș,ĭ):
12
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
JG
A A i ꢀ A i ꢀ A i
JG
1 G1 2 JG2 3 JG3
B B i ꢀ B2 i2 ꢀ B3i3
G
JG
JG
| Xét 2 vector
1 1
JG JG
B A B ; A2 B2; A B3
1
3
JG JG
1 G
JG
JG
3
A r B A r B i ꢀ A r B i ꢀ A r B i
3
1
2
2
3
JG
G
1 1JG
JG2
mA mA i ꢀ mA i ꢀ mA i
JGJG JGJGJG JG JG JG
AB BA A B cos(A, B)
13
A B ꢀ A2B2 ꢀ A B
1 1
3 3
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
G JG JG
2 3
1
JG JG
JG JG
Au B A A2 A ꢃBu A
1
3
B B2 B3
1
JG JG
JG JG JG JG
d(AB) d A.B ꢀ A.d B
JG JG
JG JG JG JG
d(Au B) d Au B ꢀ Au d B
14
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| Gradient là 1 toán tӱ tác dөng lên 1 hàm vô hѭӟng cho
ra 1 vector.
| Xét hàm vô hѭӟng V(u1,u2,u3)
wV
1
wV
2
wV
3
dV du ꢀ du2 ꢀ du3
JJG
G1
JG
JG
dl h du1i1 ꢀ h2du2 i2 ꢀ h3du3i3
1
JJG
| Vector gradient
dV gradV dl
G
JG
JG
1 wV
h wu1
1 wV
h2 wu2
1 wV
15
gradV
i1 ꢀ
i3 ꢀ
i3
h3 wu3
1
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| Tӑa ÿӝ Descartes:
JG
JG
JG
wV wV wV
gradV ix ꢀ iy ꢀ iz
| Tӑa ÿӝ trө:
wV
JG
JG
JG
1 wV
wV
R
| Tӑa ÿӝ cҫu:
I z
wz
wR R wI
JG
wV 1 wV
JG
iT ꢀ
JG
1 wV
gradV ir ꢀ
iI
16
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| Divergence tác ÿӝng lên 1 hàm vector cho ra 1 vô
JJJ
hѭӟng
AdS
v³
JG
S
'V o0
'V
JG
ª
«
¬
º
»
wAh h wA2h3h1wA h h
1
1 2 3
3 1 2
divA
ꢀ
ꢀ
h h h
wu1
wu2
wu3
1 2 3
¼
17
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ tӑa ÿӝ Descartes
JG
wAy
wAx
wAz
divA
ꢀ
ꢀ
wwwz
| HӋ tӑa ÿӝ trө
R wI wz
R wR
z
I
R
divA
ꢀ
ꢀ
| HӋ tӑa ÿӝ cҫu
wr2 A
w(sinT A
JG
wA
rsinT wI
1
1
1
I
18
divA
ꢀ
ꢀ
r2 wr
rsinT
wT
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
Ĉӏnh lý Divergence cho phép thay thӃ tích phân thӇ tích
bҵng tích phân mһt & ngѭӧc lҥi.
JG
JG J JG
³divAdV v³ AdS
V
S
19
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| Curl (Rotation) tác ÿӝng lên 1 hàm vector cho ra 1
GJJG
vector.
Adl
v³
JG JG
'l
.n
'So0
'S
G
JG
JG
h i h2 i2 h3i3
1 1
JG
JG
1
w
w
w
curl A
rot A
h h h wu1 wu2 wu3
1 2 3
20
Ah A2h2 A h
1 1
3 3
CHѬѪNG 0:
GIҦI TÍCH VECTOR
| HӋ tӑa ÿӝ Descartes
JJ
ix iy iz
JG
JG
wx wy wz
Ax Ay Az
curl A
rot A
| Ĉӏnh lý Stroke cho phép thay thӃ tích phân mһt bҵng
tích phân ÿѭӡng & ngѭӧc lҥi.
JG J JG
JG JJG
21
³
rot AdS v³ Adl
S
C
Chѭѫng 1:
CÁC ĈӎNH LUҰT CѪ BҦN CӪA
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| ĈiӋn tích thӱ q ÿһt trong trѭӡng ÿiӋn chӏu tác dөng
JJG
JJG
cӫa lӵc
F
JG
e
F
e
E
(V/m)
| Cѭӡng ÿӝ trѭӡng ÿiӋn
q
| ĈiӋn môi bӏ phân cӵc trong trѭӡng ÿiӋn, vector
phân cc ÿin xác nh trng thái phân cc ÿin
môi tҥi mӛi ÿiӇm
JG
JG
'P
P
(C/m)
lim'V
'V o0
JG
23
'V
'là moment l˱ͩng cc ÿi͏n cͯa ÿi͏n môi th͋ tích
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
JG
| Vector cҧm ӭng ÿiӋn ÿѭӧc ÿӏnh nghƭa:
1
D H0 E ꢀ P (C/m2 )
H0
(F/m)
4S.9.109
| Trong môi trѭӡng hѭӟ
JG
JG
P H0Fe E
D H0 E ꢀ H0Fe E (1ꢀ Fe )H0 E HrH0 E H E
ÿ͡ tẖm ÿi͏n t˱˯ng ÿ͙i
F
Hr
r0
24
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
G
v
| ĈiӋn tích thӱ q chuyӇn ÿӝng vӟi vұn tӕc chӏu tác
JJG G JG
m
JJG
JG
JG
Fm (max)uim
| Vector cҧm ӭng tӯ
B
(Wb/m2 )
qv
im
vector ÿ˯n v͓
| ,
vector phân cӵc tӯ xác ÿӏnh trҥng thái phân cӵc tӯ
JJG
JG
JJG
'm
M
(A/m)
lim'V
'V o0
JG
25
'm moment tͳ cͯa ÿi͏n môi th͋ tích
'V
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
JJG
JJG
B
| Vector cѭӡng ÿӝ trѭӡng tӯ:
H
ꢃ M (A/m)
P
P0 4S.10ꢃ7 (H/m)
| i vӟi môi trѭӡng hѭӟng:
JG
JJG
JJG JJG
JJG
JJG
M Fm H
B P0 (1ꢀ Fm )H P0Pr H PH
Fm
Pr
P Pr P0
ÿ͡ c̫m tͳ cͯa môi tr˱ͥng
ÿ͡ tẖm tͳ t˱˯ng ÿ͙i
ÿ͡ tẖm tͳ tuy͏t ÿ͙i
26
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Mұt ÿӝ ÿiӋn tích khӕi:
'q
C
U
( )
dV
'V m
'V o0
| Mұt ÿӝ ÿiӋn tích mһVt:
'q C
V
O
( )
q VdS
lim'S m2
³
'So0
S
| Mұt ÿӝ ÿiӋn tích dài:
( )
q Odl
lim 'l m
³
'lo0
C
27
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Cѭӡng ÿӝ dòng ÿiӋn I chҧy qua mһt S:
'q
't
'to0
ǻq là ÿi͏n tích chuy͋n qua S trong thͥi gian ǻt
JG
'I
A
J
(
)
| Mұt ÿӝ dòng ÿiӋn:
lim'S m2
'So0
| Dòng ÿiӋn chҧy qua mһt S bҩt kǤ:
JJ
I JdS (A)
³
S
28
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
JG
JG
E
| liên hӋ vӟi cѭӡng ÿӝ trѭӡng ÿiӋn
J
JG JG
(Ĉ͓nh lu̵t Ohm d̩ng vi phân)
J J E
J là ÿ͡ d̳n ÿi͏n cͯa môi tr˱ͥng (S/m)
| Mұt ÿӝ công suҩt tiêu tán ptt (W/m3)
JGJG
(Ĉ͓nh lu̵t Jule-Lenz d̩ng vi phân)
tt
29
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Ĉӏnh luұt bҧo toàn ÿiӋn tích:
“Ĉi͏n tích trong m͡t h͏ cô l̵p v͉ ÿi͏n không thay ÿ͝i”
-dq trong thӡi gian dt thì sӁ có mӝt dòng ÿiӋn chҧy ra
q UdV
³
V
J dS divJdV
30
S
V
(Ph˱˯ng trình liên tͭc)
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Ĉӏnh luұt Gauss ÿӕi vӟi trѭӡng ÿiӋn:
“Thông l˱ͫng cͯa vector c̫m ͱng ÿi͏n g͵i qua m̿t
kín S b̭t kǤ b̹ng t͝ng các ÿi͏n tích t do phân b͙
trong th͋ tích V bao bͧi m̿t S”
³
U
Gi̫ s͵ ÿi͏n tích phân b͙ liên tͭc trong V:
³
JG
V
31
Î
³ ³
S
V
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Ĉӏnh luұt cҧm ӭng ÿiӋn tӯ Paraday:
“Sͱc ÿi͏n ÿ͡ng c̫m ͱng có giá tr͓ b̹ng và ng˱ͫc ḓu
vͣi t͙c ÿ͡ bi͇n thiên tͳ thông g͵i qua di͏n tích giͣi
h̩n bͧi vòng dây.”
dt
JG
JG J JG
J JG
d
dt
wB
NӃu mһt tích phân S không phө thuӝc thӡi gian:
wt
S
S
JG
32
rotE ꢃ
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Ĉӏnh luұt lѭu sӕ Ampere – Maxwell:
“L˱u s͙ cͯa vector c˱ͥng ÿ͡ tr˱ͥng tͳ theo ÿ˱ͥng kín C
túy ý b̹ng t͝ng ÿ̩i s͙ c˱ͥng ÿ͡ các dòng ÿi͏n ch̫y
ng kín C”
K
C
NӃu dòng I chҧy qua diӋn tích S phân bӕ liên tөc vӟi mұt
JG
ÿӝ dòng
J
³
³
33
JJG JG
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
divJ ꢃ z 0
wU
wt
| Vӟi dòng ÿiӋn biӃn ÿәi:
JG
JG
JG
wU w
wD
wt
divD U
divD div( )
wt wt
JG
| Ĉӏnh lý Ampere-Maxwell kӇ ÿӃn dòng ÿiӋn dӏch:
JG
wt
34
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| Ĉӏnh luұt Gauss ÿӕi vӟi trѭӡng tӯ:
JG
“Thông lѭӧng vector cҧm ӭng tӯ (tӯ thông) gӱi qua mһt
B
kín S bҩt kǤ luôn luôn bҵng không.”
BdS divBdV 0
Áp dөng ÿӏnh lý Divergence:
³ ³
JG
Vì thӇ tích V tùy ý nên:
35
Ĉ˱ͥng sͱc tͳ luôn là các ÿ˱ͥng cong khép kín
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
| HӋ phѭѫng trình Maxwell:
JG
JG
JJ
J
wD
wB
JG
JG
| Trong môi trѭӡng ÿҷng hѭӟng, tuyӃn tính:
JG JG JG JJG JG JG
JG JG G JG
36
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
Trѭӡng ÿiӋn tӯ tҥo bӣi nguӗn ÿiӋn, nguӗn tӯ:
JG
JG
JG
E
JJG
o
m
o
m
H
JJ
wt
J
ꢃJ
JG
m
JG
D
rotE ꢃ
rotH
o
m
B
m
H
ꢃP
divB 0
divD 0
o
ꢃ
m
37
m
Nguӗn ÿiӋn
Nguӗn tӯ
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
Ĉӏnh lý Pounting:
Xét ÿiӋn tích ÿiӇm dq, lӵc ÿiӋn tӯ :
JG
JG
JG G JG
F dq(E ꢀ vu B)
JJG
dl
CôngJcGӫJaJGlӵc ÿiӋn tӯ trong khoҧng :
JG G JG JJG
JGJJG
JGG
ĈiӋn tích phân bӕ mұt ÿӝ khӕi ȡ:
dq UdV
JG
G
JG G
JGJG
dA
dt
dA
J U v
UdV Ev o J EdV
38
dt
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
G
| ĈiӋn tích khӕi mұt ÿӝ ȡ chuyӇn ÿӝng vұn tӕc tҥo nên
v
JG
dòng ÿiӋn dүn, mұt ÿӝ dòng thì công suҩt trѭӡng ÿiӋn
J
tӯ ÿӕi vӟi dòng ÿiӋn này trong miӅn V
J
| Mұt ÿӝ công suҩt tiêu tán:
JGJG
p J E
JG JG JJG
39
| Ĉӏnh nghƭa vector Pounting:
CHѬѪNG 1:
TRѬӠNG ĈIӊN TӮ
JG
JG
JG
JG JJG JJG JG JG JJG
JJG
JGJG JG
wB
wD
divP divE u H HrotE ꢃ ErotH ꢃH
ꢀ J E ꢀ E
wt
wt
JG
JG
Ĉӏnh lý Pounting dҥng vi phân
wt
wt
JG
JG
JG
JGJG
JG
JJG
wD
wB
ꢃ divPdV J EdV ꢀ E
ꢀ H dV
wt
wt
V
V
V
JG
JG
ꢃ PdS J EdV ꢀ (E
ꢀ H
)dV
v³ ³
³
40
Ĉӏnh lý Pounting dҥng tích phân
JG
Vector Pounting còn g͕i là vector m̵t ÿ͡ công sṷt
P
Tải về để xem bản đầy đủ
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Trường điện từ - Đặng Ngọc Minh Đức", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
bai_giang_truong_dien_tu_dang_ngoc_minh_duc.pdf

