Bài giảng Điện động lực: Điện trường trong vật chất - TS. Ngô Văn Thanh

Bài giảng "Điện động lực: Điện trường trong vật chất" do TS. Ngô Văn Thanh biên soạn cung cấp các kiến thức: Phân cực, trường của vật thể phân cực, điện dịch, điện môi tuyến tính. Tham khảo nội dung bài giảng để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện động lực: Điện trường trong vật chất - TS. Ngô Văn ThanhĐIỆN ĐỘNG LỰC TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 20152 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 Tài liệu tham khảo [1] David J. Griffiths (2013), Introduction to electrodynamics, Pearson Education. [2] Nguyễn Văn Thỏa (1978), Điện động lực học, NXB ĐH và THCN [3] Đào Văn Phúc (1978), Điện động lực học, NXB GD. [4] Nguyễn Hữu Mình (1983), Bài tập Vật lý lý thuyết, NXB GD [5] Nguyễn Phúc Thuần (1996), Điện động lực học, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [6] Nguyễn Hữu Chí (1998), Điện động lực học, Tủ sách trường ĐHKH Tự nhiên Tp HCM [7] Võ Tình, Giáo trình Điện động lực học, ĐHSP Huế. Website : http://iop.vast.ac.vn/~nvthanh/cours/diendongluc/ Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn3 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 ĐIỆN TRƯỜNG TRONG VẬT CHẤT 1. Phân cực 2. Trường của vật thể phân cực 3. Điện dịch 4. Điện môi tuyến tính4 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 1. Phân cực Chất điện môi  Vật chất nói chung được chia thành hai loại cơ bản • Vật dẫn – điện môi  Vật chất mà trong đó các điện tích được gắn chặt với nguyên tử hoặc phân tử • Các điện tích có thể dịch chuyển một chút bên trong nguyên tử/phân tử  Điện trường có thể gây biến dạng phân bố điện tích của hệ theo hai nguyên lý cơ học : kéo dãn và quay. Lưỡng cực cảm ứng Xét hạt nhân nguyên tử đặt trong từ trường E.  Hạt nhân mang điện tích dương => chịu lực đẩy  Các electron chịu lực hút theo chiều ngược lại  Nếu điện trường đủ lớn : nguyên tử bị ion hoá và trở thành vật dẫn  Nếu điện trường bé : hệ ở trạng thái cân bằng • Nếu như tâm của đám mây điện tử không trùng với hạt nhân thì sẽ tồn tại lực hút giữa điện tích âm và dương. • Chúng chịu lực điện trường, kéo điện tích dương và âm theo hai chiều ngược nhau và gây ra hiện tượng phân cực.5 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 1. Phân cực Moment lưỡng cực   là hằng số phân cực nguyên tử Trong phân tử  Điện trường được biểu diễn qua 2 thành phần, ta có moment lưỡng cực:  Khai triển vector lưỡng cực Liên kết của các phân tử có cực  Điện tích dương  Điện tích âm  Moment xoắn6 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 1. Phân cực Với trường đều Với trường không đều, lực không cân bằng  Giả thiết : lưỡng cực ngắn  từ đó ta có biểu thức cho lực Độ phân cực Định nghĩa : là moment lưỡng cực tính trên một đơn vị thể tích7 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 2. Trường của vật thể phân cực Điện tích vỏ Xét một lưỡng cực đơn  Thế năng  Thế năng toàn phần  sử dụng hệ thức  suy ra8 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 2. Trường của vật thể phân cực  Số hạng đầu có dạng thế điện tích mặt, đặt  Số hạng thứ hai có dạng thế của điện tích khối, đặt  Thay vào ta có Bản chất Vật lý của điện tích vỏ  Xét một chuỗi lưỡng cực : • Có thể xem như 1 lưỡng cực đơn  Xét chất điện môi dạng ống • Mỗi khoanh là một lưỡng cực9 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 2. Trường của vật thể phân cực  Moment lưỡng cực của một khoanh  Mặt khác moment lưỡng cực là  Suy ra điện tích bề mặt tại mặt cuối của ống :  Nếu mặt cắt của ống ở cuối được cắt thẳng góc • Mật độ điện tích bề mặt là  Nếu mặt cắt của ống ở cuối được cắt xiên • Mật độ điện tích bề mặt là  Trường hợp phân cực không đều, ta biểu diễn dưới dạng tích phân  Biểu thức luôn đúng với mọi thể tích, suy ra10 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2015 2. Trường của vật thể phân cực Trường trong lòng chất điện môi Xét hệ vĩ mô giới hạn bởi hình cầu bán kính R  Điện trường toàn phần • Eo : điện trường trung bình gây ra bởi các điện tích vỏ • Ei : điện trường trung bình gây ra bởi các điện tích bên trong  Thế năng bên ngoài  Trung bình của trường bên trong  Moment lưỡng cực của quả cầu  Thay vào ta có điện trường bên trong quả cầu  Trong giới hạn quả cầu đủ bé, P không biến đổi nhiều • Thế của hệ vĩ mô:11 ...