Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Chương 4 - TS. Nguyễn Việt Sơn

Bài giảng "Lý thuyết trường điện từ: Chương 4 - Năng lượng, điện thế" được biên soạn với các nội dung chính sau đây: Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trường; Tích phân đường; Hiệu điện thế; Trường thế của điện tích điểm, hệ điện tích điểm; Gradient thế; Lưỡng cực; Mật độ năng lượng trong trường tĩnh điện. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Chương 4 - TS. Nguyễn Việt Sơn LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Chương 4: Năng lượng - Điện thế I. Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trường II. Tích phân đường III. Hiệu điện thế - Điện thế IV. Trường thế của điện tích điểm, hệ điện tích điểm V. Gradient thế VI. Lưỡng cực VII. Mật độ năng lượng trong trường tĩnh điện2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn 1 Chương 4: Năng lượng - Điện thếI. Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trường Xét một điện tích điểm Q dịch chuyển một đoạn dL dưới tác dụng của điện trường E. Khi đó lực do điện trường tác động lên điện tích: FE = QE Thành phần lực điện trường theo hướng của dL: FEL = FE.aL = QE.aL Vậy lực cần tác dụng để dịch chuyển điện tích: Ftd = -QE.aL Vậy công sinh ra để dịch chuyển điện tích điểm Q trong điện trường một đoạn dL là: dW  QE.aL dL  QE.dL2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn 2 Chương 4: Năng lượng - Điện thếI. Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trường dW  QE.dL Công dịch chuyển điện tích Q bị triệt tiêu nếu:  Q = 0, E = 0, L = 0 hoặc  E vuông góc với dL Xét điện tích điểm Q đứng yên trong không gian có điện trường E. Công dịch chuyển điện tích Q trong một quãng đường hữu hạn: cuoi W  Q  E.dL dau2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn 3 Chương 4: Năng lượng - Điện thếI. Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trườngVí dụ 4.1: Xét không gian có E  2  8 xyza x  4 x 2 za y  4 x 2 ya z V / m . Tính vi 1 zphân công để dịch chuyển một điện tích 6nC đi quãng đường dài 2μm từ 6 3 2điểm P(2, -2, 3) theo hướng: A   a x  a y  a z 7 7 7Giải: E P  2  8 xyza x  4 x 2 za y  4 x 2 ya z  1  10, 67a x  5,33a y  3,56a zV / m z P (2, 2,3) 6 3 2  ax  ay  az 7 7 7 12 6 4 dL  dLa L  2.106   a x  a y  a z (  m) 2 6 3 2 2 2 7 7 7       7 7 7 Vậy vi phân công dịch chuyển điện tích là: 12 6 4dW  QE P .dL  6.109 (10, 67a x  5,33a y  3,56a z )( a x  a y  a z )  149,37 J 7 7 7 2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn 4 LÝ THUYẾT TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Chương 4: Năng lượng - Điện thế I. Dịch chuyển điện tích điểm trong điện trường II. Tích phân đường III. Hiệu điện thế - Điện thế IV. Trường thế của điện tích điểm, hệ điện tích điểm V. Gradient thế VI. Lưỡng cực VII. Mật độ năng lượng trong trường tĩnh điện2015 - Lý thuyết trường điện từ - Nguyễn Việt Sơn 5 Chương 4: Năng lượng - Điện thếII. Tích phân đường A ΔL6 EL6 Xét công dịch chuyển điện tích điểm Q từ điểm B ΔL5 đến điểm A trong không gian có điện trường đều E. EL5 E ΔL EL4 4  Chia B-A thành 6 đoạn: ΔL1, ΔL2, ΔL3, ΔL E ΔL2 EL3 3 EL2 E ΔL4, ΔL5, ΔL6 ...