Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Lý thuyết trường điện từ: Từ trường dừng
N g u y ễn Côn g Phươn g gy g g Lý thuyếttrường điệntừ Lý thuyết trường điện từ Nội dun g 1. Giới thiệu 2. Giải tích véctơ 3. Luật Coulomb & cường độ điện trường 4. Dịch chuyển điện, luật Gauss & đive 5. Năng lượng & điện thế 6. Dòng điện & vật dẫn 7. Điện môi & điện dun g g 8. Các phương trình Poisson & Laplace 9. Từ trường dừng 10. L ự c từ & đi ệ n cảm ự ệ 11. Trường biến thiên & hệ phương trình Maxwell 12. Sóng phẳng 13. Phảnxạ &tánxạ sóng phẳng Lý thuyết trường điện từ 2 13. Phản xạ & tán xạ sóng phẳng 14. Dẫn sóng & bức xạ Giới thiệu (1) • Môn học n g hiên cứu các điện tích ( đứn g y ên & chu yể n độn g) sinh g ( gy y g) ra dòng điện & các trường điện – từ •Cơ sở của kỹ thuật điện • Tạisaocầnhọc? • Tại sao cần học? –Tương thích điện từ – Điện tử số tốc độ cao Só điô kết ối khô dâ kết ối – Só ng ra điô , kết n ối khô ng dâ y, kết n ối quang, … • Ứng dụng: ăngten, thiết bị vi sóng, viễn thông, phát thanh truyền hình, radar, máy tính, v.v… • Lý thuyết mạch là trường hợp đặc biệt của lý thuyết trường (kích thước mạch đủ nhỏ so với bước sóng) • Ampere Faraday Gauss Lenz Coulomb Maxwell Lý thuyết trường điện từ 3 Ampere , Faraday , Gauss , Lenz , Coulomb , Maxwell , … Giới thiệu (2) Trườn g điện từ Từ trường tĩnh Điện trường tĩnh I Điện từ trường biến thiên 0 I t 0 q t 0 I t Lý thuyết trường điện từ 4 Giới thiệu (3) • W. H. Hayt, J. A. Buck. Engineering Electromagnetics . W. H. Hayt, J. A. Buck. Engineering Electromagnetics . McGraw-Hill, 2007 • E. J. Rothwell , M. J. Cloud. E lectroma g netics. CRC , g Press, 2001 • N . B. Thành , N. T. Q uân , L. V. Bản g . Cơ sở l ý thu yế t ,Q, g ýy trường điện từ. NXB Đại học & trung học chuyên nghiệp, 1970 • http://groups.google.com/group/3i-hut Lý thuyết trường điện từ 5 Nội dun g •Giới thiệu • Giải tích véctơ •Luật Coulomb & cường độ điện trường Dị hh ể điệ l ậtG &đi • Dị c h c h uy ể n điệ n, l u ật G auss & đi ve •Năng lượng & điện thế •D ò n g đ i ệ n & dây dẫ n ògđ ệ &dâydẫ • Điện môi & điện dung • Các phương trình Poisson & Laplace •Trường từ dừng •Lực từ, vật liệu từ & cảm ứng từ • Trường biếnthiên&hệ phương trình Maxwell Lý thuyết trường điện từ 6 Trường biến thiên & hệ phương trình Maxwell Giải tích véctơ • Vô hướng & véctơ Vô hướng & véctơ •Hệ toạ độ Descartes • Tích vô hướng & tích hữuhướng • Tích vô hướng & tích hữu hướng •Hệ toạ độ trụ tròn • Hệ toạ độ cầu • Hệ toạ độ cầu Lý thuyết trường điện từ 7 Vô hướn g & véctơ •Vô hướn g : đ ạ i lư ợ n g đư ợ c bi ể u diễn b ằ n g m ộ t s ố th ự c g ạ ợ g ợ g ộ ự (âm hoặc dương) •Ví dụ về vô hướng: khoảng cách, thời gian, nhiệt độ, khốil khối l ượng, … •Vô hướng ký hiệu bằng chữ nghiêng, VD t, m, E,… Vé t đ il đ biể diễ bằ độ lớ (l ô • Vé c t ơ: đ ạ i l ượng đ ược biể u diễ n bằ ng độ lớ n (l u ô n dương) & hướng trong không gian (2D, 3D, nD) • Ví dụ về véctơ:lựcvậntốcgiatốc • Ví dụ về véctơ: lực , vận tốc , gia tốc , … • Véctơ ký hiệu bằng chữ thẳng, đậm, VD A • Có thể thay ký hiệu A bằng A Lý thuyết trường điện từ 8 Có thể thay ký hiệu A bằng A Giải tích véctơ • Vô hướng & véctơ Vô hướng & véctơ • Hệ toạ độ Descartes • Tích vô hướng & tích hữuhướng • Tích vô hướng & tích hữu hướng •Hệ toạ độ trụ tròn • Hệ toạ độ cầu • Hệ toạ độ cầu Lý thuyết trường điện từ 9 Hệ toạ độ Descartes (1) z y 0 x Lý thuyết trường điện từ 10 [...]... r, θ, φ Lý thuyết trường điện từ 23 Hệ toạ độ cầu (1) ầ z θ 0 y x r, θ, φ Lý thuyết trường điện từ 24 Hệ toạ độ cầu (1) ầ z 0 y φ x r, θ, φ Lý thuyết trường điện từ 25 Hệ toạ độ cầu (2) ầ z θ r y φ x r, θ, φ Lý thuyết trường điện từ 26 Hệ toạ độ cầu (3) ầ z dr y rdθ rsinθdφ x dV = r2sinθdrdθdφ Lý thuyết trường điện từ 27 Hệ toạ độ cầu (4) ầ z aφ θ φ y r ar aθ x r, θ, φ Lý thuyết trường điện từ 28 ... 0 y ρ z x φ ρ, φ, z Lý thuyết trường điện từ 19 Hệ toạ độ trụ tròn (2) z dρ dz z+dz z y 0 x φ φ+dφ ρ ρdφ ρ+dρ dV d = ρdρdφdz d d d Lý thuyết trường điện từ 20 Hệ toạ độ trụ tròn (3) az z aφ y 0 aρ ρ z x φ Lý thuyết trường điện từ 21 Giải tích véctơ • • • • • Vô hướng & véctơ Hệ toạ độ Descartes Tích vô hướng & tích hữu hướng Hệ toạ độ trụ tròn Hệ toạ độ cầu Lý thuyết trường điện từ 22 Hệ toạ độ cầu... Descartes (2) z Mặt phẳng x = xa Mặt phẳng z = za 0 y x Mặt phẳng y = ya a (xa, ya, za) Lý thuyết trường điện từ 11 Hệ toạ độ Descartes (3) z dy 0 x dV P dz y dx dV = dxdydz Lý thuyết trường điện từ 12 Hệ toạ độ Descartes (4) z z r az x y 0 ax ay y x r=x+y+z y x = xax; y = yay; z = zaz → r = xax + yay + zaz Lý thuyết trường điện từ = rxax + ryay + rzaz 13 Tích vô hướng (1) • A·B = |A||B|cosθAB AB – |A|: độ... 1,333 3 Lý thuyết trường điện từ 16 Tích hữu hướng • AB = aN|A||B|sinθAB A B – aN: véctơ pháp tuyến • BA = – (AB) B A (A B) A ax ay az A B Ax Bx Ay By Az Bz θAB B AB ax, ay, az : véctơ đơn vị của các trục x, y, z Lý thuyết trường điện từ 17 Giải tích véctơ • • • • • Vô hướng & véctơ Hệ toạ độ Descartes Tích vô hướng & tích hữu hướng Hệ toạ độ trụ tròn Hệ toạ độ cầu Lý thuyết trường điện từ 18... hai véctơ A & B • A·B = B·A • A·B = AxBx + AyBy + AzBz Lý thuyết trường điện từ 14 Tích vô hướng (2) B θBa B a θBa B·a a ( a)a (B·a)a Thành phần vô hướng của g véctơ B theo hướng véctơ đơn vị a Thành phần hữu hướng của véctơ B theo hướng g véctơ đơn vị a VD: Bx = B·ax VD: Bxax = (B·ax)ax Lý thuyết trường điện từ 15 Ví dụ Tích vô hướng (3) Xét một trường véctơ G = yax – 2,5xay + 3az và điểm Q(4, 5, 2)