Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương I: Trường điện từ

Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương I: Trường điện từ có nội dung trình bày về: luận điểm Maxwell thứ nhất, điện trường xoáy, luận điểm thứ hai của Maxwell, dòng điện dịch, trường điện từ và hệ phương trình Maxwell,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết bài giảng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương A2 - Chương I: Trường điện từ CHƯƠNG ITRƯỜNG ĐIỆN TỪI. Luận điểm Maxwell thứ nhất. Điện trường xoáy 1. Phát biểu luận điểm: Bất kỳ một từ trường nào biến đổi theo thời gian cũng sinh ra một điện trường xoáy. B đang tăng B đang giảm Chiều của E trùng với chiều của dòng điện cảm ứng ic B BdB dB 0 0dt dt2. Phương trình Maxwell – Faraday (M-F) Xét một vòng dây dẫn khép kín (C) nằm trong một từ trường B đang biến đổi. Theo định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ, suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây: dm d   c     (  B.d S ) (1) dt dt S Theo định nghĩa của suất điện động: B dS   S  c   E.dl (2) C E (C) +So sánh (1) và (2) ta được:   d   C E.dl   dt (S B.d S )Đây là phương trình M-F dạng tích phânTrong giải tích vectơ, người ta chứng minh được:     C E.dl  S rot E.d SMà:   d   d B   dB  (  B.d S )   ( )d S  rot E   dt S S dt dtVì chỉ có từ trường biến đổi theo thời gian mớisinh ra điện trường xoáy, nên dấu đạo hàm toànphần theo thời gian được thay bằng dấu đạo hàmriêng phần theo thời gian, nghĩa là ta có:   B rot E   tĐây là phương trình M-F dạng vi phânII. Luận điểm thứ hai của Maxwell. Dòng điện dịch 1. Phát biểu luận điểm: Bất cứ một điện trường nào biến đổi theo thời gian cũng sinh ra một từ trường. 2. Phương trình Maxwell- Ampere (M- A) a) Giả thuyết của Maxwell về dòng điện dịch: Dòng điện dịch là dòng điện tương đương với điện trường biến đổi theo thời gian về phương diện sinh ra từ trường. Maxwell đã đặt một giả thuyết về phương chiều và độ lớn của dòng diện dịch đó.b) Biểu thức của mật độ dòng diện dịch:Theo Maxwell điện trường biến đổi giữa hai bản tụ sinh ra từ trường giống như một dòng điện (dòng điện dịch)chạy qua toàn bộ không gian giữa hai bản của tụ điện, có chiều là chiều của dòng điện dẫn trong mạch, và có cường độ bằng cường độ dòng điện dẫn trong mạch đó. Gọi Id là cường độ dòng điện dịch chạy giữa hai bản tụ, I là cường độ dòng điện dẫn, S là diện tích của mỗi bản thì mật độ dòng điện dịch giữa hai bản tụ là: Id I jd   S SMà: dq 1 dq d  q  d dD I  jd      dt S dt  dt  S  dt dt Vecto cảm ứng điện D luôn hướng  từ bản dương sang bản âm, khi tụ nạp điện , jd cùng  chiều với   khi tụ phóng điện, jd ngược D , và D tăng, chiều với D và D giảm nên có thể viết :   d D jd  dt Vì chỉ có điện trường biến đổi theo thời gian mới sinh ra từ trường nên viết lại:    D jd  tXét tụ điện C đang phóng điện và nạp điện I I + + + + D D _ _ _ _ jd H H jdTụ điện phóng điện Tụ điện nạp điện D D 0 0 t tBản chất của dòng điện dịch:     ETrong chân không D   0 E  jd   0 như vậy dtdòng điện dịch trong chân không về bản chất chỉ là điện trường biến đổi theo thời gian.        E  PeTrong chất điện môi D   0 E  Pe  jd   0  dt tVậy trong chất điện môi, mật độ dòng điện dịch gồm hai thành phần: thành phần thứ nhất là mật độ dòng điện dịch trong chân không, thành phần thứ hai là mật độ dòng điện phân cực. Dòng điện phân cực có liên quan đến sự quay của các lưỡng cực phân tử hoặc sự dịch chuyển của các trọng tâm của các phân tử không phân cực dưới tác dụng của điện trường ngoài.c) Phương  trình Maxwell-Ampere  (M-A):   D Gọi j và jd  là vecto mật độ dòng điện dẫn dt và dòng điện dịch tại một điểm thì vecto mật độ ...