Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 6 - Phạm Thành Chung
Số trang: 63
Loại file: pdf
Dung lượng: 3.90 MB
Lượt xem: 14
Lượt tải: 0
Xem trước 7 trang đầu tiên của tài liệu này:
Thông tin tài liệu:
Bài giảng "Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 6 - Phạm Thành Chung" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nắm được các nội dung về: Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện; Điện môi đặt trong điện trường không đổi; Điện môi đặt trong điện trường thay đổi; Tổn thất điện môi (Dielectric Loss);... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng tại đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 6 - Phạm Thành Chung Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.1. Định luật Coulomb Khi đặt hai điện tích điểm q1 và q2 cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi tương đối εr , lực tương tác F giữa chúng có độ lớn: Lực tương tác F này nằm trên đường thẳng nối hai điện tích, nó mang dấu âm (-) nếu hai điện tích hút nhau và mang dấu dương (+) nếu hai điện tích đẩy nhau. K là hằng số có độ lớn: Với ε0 là hằng số điện môi của chân không: 113 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.1. Định luật Coulomb Dưới dạng véc tơ, lực tương tác giữa hai điện tích có dạng sau:. (véc tơ khoảng cách giữa hai điện tích) hướng của nó tùy thuộc vào điện tích mà chọn làm gốc Đối với hệ có n điện tích điểm, dùng nguyên lý xếp chồng ta viết được biểu thức tổng hợp lực của n-1 điện tích lên một điện tích thứ i như sau: 114 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.2. Điện trường •Là môi trường vật chất đặc biệt, tồn tại xung quanh các điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. •Do vậy, điện trường được đặc trưng bởi sự kiện là khi ta đặt một điện tích thử q0 vào một điểm đặt trong môi trường có điện tích q và cách q một khoảng là r, điện tích thử sẽ chịu một lực tác dụng đặc trưng bởi định luật Coulom. •Cường độ điện trường tạo bởi điện tích q lên một đơn vị điện tích thử q0 được xác định bằng lực tác dụng của trường lên một đơn vị điện tích thử q0 : (chú ý rằng điện tích thử q0 được coi là dương) •Nguyên lý xếp chồng cũng được áp dụng cho điện trường gây bởi một tập hợp các vật mang điện lên một điện tích thử. Do đó biểu thức của cường độ điện trường gây bởi tập hợp các vật mang điện lên một điện tích thử được viết như sau 115 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 116 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 117 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.3. Điện thế, hiệu điện thế 118 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.3. Điện thế, hiệu điện thế 119 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.4. Công, năng lượng 120 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi Ví dụ 1: Một điện tích Q = 10-6C đặt trong không khí: a. Xác định cường độ điện trường tại điểm cách điện tích 30cm. b. Đặt điện tích trong chất lỏng có hằng số điện môi εr = 16. Điểm có cường độ điện trường như câu a cách điện tích bao nhiêu?. Ví dụ 2: Hai điện tích điểm q1 = 4.10-8C và q2 = - 4.10-8C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa 2 điện tích? Ví dụ 3:Một điện tích điểm q = (2/3).10−9 C nằm cách một sợi dây dài vô hạn tích điện đều một khoảng r1 = 4 cm , dưới tác dụng của điện trường do sợi dây gây ra, điện tích dịch chuyển theo hướng đường sức điện trường đến khoảng cách r2 = 2 cm . Khi đó lực điện trường thực hiện một công A = 50 .10−7 J.Tính mật độ điện dài của dây? 121 1.5. Thông lượng của cường độ điện trường Định nghĩa thông lượng của cường độ điện trường qua một mặt dS rất nhỏ là một đại lượng được xác định bởi công thức: Do đó, thông lượng của điện trường qua một mặt cầu có bán kính r là tích phân của toàn bộ thông lượng xác định bởi công thức lên toàn bộ mặt cầu: Tích phân của một đơn vị diện tích dS trên toàn bộ mặt cầu chính là diện tích của mặt cầu S=4πr2 Do đó thông lượng của véc tơ điện trường gây bởi điện tích q được xác định bởi công thức: 122 1.5. Thông lượng của cường độ điện trường 123 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.1 Lưỡng cực điện Cũng giống như các vật chất khác, vật liệu điện môi chứa hai loại điện tích dươngvà âm với số lượng bằng nhau. Tuy nhiên không giống như trong vật dẫn, các điện tích trong điện môi không thể chuyển động tự do bên trong vật liệu dưới tác dụng của điện trường. Xét một nguyên tử điện môi trung hòa về điện bao gồm các điện tích dương Q và điện tích âm –Q với số lượng bằng nhau, Các điện tích này không phải là điện tích tự do mà chúng liên kết với nhau bằng một lực đàn hồi giống như trong một lò xo. Khi đặt điện trường lên nguyên tử của điện môi, các điện tích dương bị kéo theo chiều của điện trườngvà các điện tích âm bị kéo ngược chiều điện trường. Lò xo tưởng tượng này bị kéo giãn ra 124 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.1 Lưỡng cực điện Như vậy dưới tác dụng của điện trường, nguyên tử biến thành một hệ tạo bởi hai nhóm các điện tích trái dấu cách nhau một khoảng cách d. Người ta gọi hệ như vậy là một lưỡng cực điện. Độ lớn của một lưỡng cực điện được đặc trưng bởi khái niệm véc tơ mô men lưỡng cực điện: Véc tơ mô men lưỡng cực điện có hướng từ điện tích âm hướng đến điện tích dương. Đơn vị của mômen lưỡng cực điện là Debye (ký hiệu là D) hoặc C.m với hệ số quy đổi là 1D =3.33.10-30C.m. 125 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.2. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 6 - Phạm Thành Chung Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.1. Định luật Coulomb Khi đặt hai điện tích điểm q1 và q2 cách nhau một khoảng r trong môi trường có hằng số điện môi tương đối εr , lực tương tác F giữa chúng có độ lớn: Lực tương tác F này nằm trên đường thẳng nối hai điện tích, nó mang dấu âm (-) nếu hai điện tích hút nhau và mang dấu dương (+) nếu hai điện tích đẩy nhau. K là hằng số có độ lớn: Với ε0 là hằng số điện môi của chân không: 113 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.1. Định luật Coulomb Dưới dạng véc tơ, lực tương tác giữa hai điện tích có dạng sau:. (véc tơ khoảng cách giữa hai điện tích) hướng của nó tùy thuộc vào điện tích mà chọn làm gốc Đối với hệ có n điện tích điểm, dùng nguyên lý xếp chồng ta viết được biểu thức tổng hợp lực của n-1 điện tích lên một điện tích thứ i như sau: 114 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.2. Điện trường •Là môi trường vật chất đặc biệt, tồn tại xung quanh các điện tích và tác dụng lực lên điện tích khác đặt trong nó. •Do vậy, điện trường được đặc trưng bởi sự kiện là khi ta đặt một điện tích thử q0 vào một điểm đặt trong môi trường có điện tích q và cách q một khoảng là r, điện tích thử sẽ chịu một lực tác dụng đặc trưng bởi định luật Coulom. •Cường độ điện trường tạo bởi điện tích q lên một đơn vị điện tích thử q0 được xác định bằng lực tác dụng của trường lên một đơn vị điện tích thử q0 : (chú ý rằng điện tích thử q0 được coi là dương) •Nguyên lý xếp chồng cũng được áp dụng cho điện trường gây bởi một tập hợp các vật mang điện lên một điện tích thử. Do đó biểu thức của cường độ điện trường gây bởi tập hợp các vật mang điện lên một điện tích thử được viết như sau 115 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 116 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 117 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.3. Điện thế, hiệu điện thế 118 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.3. Điện thế, hiệu điện thế 119 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 1. Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện 1.4. Công, năng lượng 120 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi Ví dụ 1: Một điện tích Q = 10-6C đặt trong không khí: a. Xác định cường độ điện trường tại điểm cách điện tích 30cm. b. Đặt điện tích trong chất lỏng có hằng số điện môi εr = 16. Điểm có cường độ điện trường như câu a cách điện tích bao nhiêu?. Ví dụ 2: Hai điện tích điểm q1 = 4.10-8C và q2 = - 4.10-8C nằm cố định tại hai điểm AB cách nhau 20 cm trong chân không. Tính lực tương tác giữa 2 điện tích? Ví dụ 3:Một điện tích điểm q = (2/3).10−9 C nằm cách một sợi dây dài vô hạn tích điện đều một khoảng r1 = 4 cm , dưới tác dụng của điện trường do sợi dây gây ra, điện tích dịch chuyển theo hướng đường sức điện trường đến khoảng cách r2 = 2 cm . Khi đó lực điện trường thực hiện một công A = 50 .10−7 J.Tính mật độ điện dài của dây? 121 1.5. Thông lượng của cường độ điện trường Định nghĩa thông lượng của cường độ điện trường qua một mặt dS rất nhỏ là một đại lượng được xác định bởi công thức: Do đó, thông lượng của điện trường qua một mặt cầu có bán kính r là tích phân của toàn bộ thông lượng xác định bởi công thức lên toàn bộ mặt cầu: Tích phân của một đơn vị diện tích dS trên toàn bộ mặt cầu chính là diện tích của mặt cầu S=4πr2 Do đó thông lượng của véc tơ điện trường gây bởi điện tích q được xác định bởi công thức: 122 1.5. Thông lượng của cường độ điện trường 123 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.1 Lưỡng cực điện Cũng giống như các vật chất khác, vật liệu điện môi chứa hai loại điện tích dươngvà âm với số lượng bằng nhau. Tuy nhiên không giống như trong vật dẫn, các điện tích trong điện môi không thể chuyển động tự do bên trong vật liệu dưới tác dụng của điện trường. Xét một nguyên tử điện môi trung hòa về điện bao gồm các điện tích dương Q và điện tích âm –Q với số lượng bằng nhau, Các điện tích này không phải là điện tích tự do mà chúng liên kết với nhau bằng một lực đàn hồi giống như trong một lò xo. Khi đặt điện trường lên nguyên tử của điện môi, các điện tích dương bị kéo theo chiều của điện trườngvà các điện tích âm bị kéo ngược chiều điện trường. Lò xo tưởng tượng này bị kéo giãn ra 124 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.1 Lưỡng cực điện Như vậy dưới tác dụng của điện trường, nguyên tử biến thành một hệ tạo bởi hai nhóm các điện tích trái dấu cách nhau một khoảng cách d. Người ta gọi hệ như vậy là một lưỡng cực điện. Độ lớn của một lưỡng cực điện được đặc trưng bởi khái niệm véc tơ mô men lưỡng cực điện: Véc tơ mô men lưỡng cực điện có hướng từ điện tích âm hướng đến điện tích dương. Đơn vị của mômen lưỡng cực điện là Debye (ký hiệu là D) hoặc C.m với hệ số quy đổi là 1D =3.33.10-30C.m. 125 Chương 6. Các quá trình điện lý của điện môi 2. Điện môi đặt trong điện trường không đổi 2.2. ...
Tìm kiếm theo từ khóa liên quan:
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện Vật liệu kỹ thuật điện Các quá trình điện lý của điện môi Các khái niệm cơ bản về tĩnh điện Điện môi đặt trong điện trường không đổiGợi ý tài liệu liên quan:
-
50 trang 226 0 0
-
Kỹ thuật an toàn điện và vật liệu kỹ thuật điện
155 trang 21 0 0 -
38 trang 21 0 0
-
53 trang 20 0 0
-
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 4 - Phạm Thành Chung
25 trang 19 0 0 -
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện: Chương 1 - Phạm Thành Chung
28 trang 19 0 0 -
Bài giảng Vật liệu kỹ thuật điện
13 trang 18 0 0 -
38 trang 18 0 0
-
Giáo trình Vật liệu học (Giáo trình dành cho sinh viên ngành Cơ điện tử)
170 trang 18 0 0 -
Kỹ thuật điện Vật liệu: Phần 1
184 trang 18 0 0