Bài giảng Trường điện từ (Lớp học lại)

Nội dung text: Bài giảng Trường điện từ (Lớp học lại)

1. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Chương 1 : Khái niệm và phương trình cơ bản của TĐT  Chương 2 : Trường điện tĩnh  Chương 3 : Trường điện từ dừng  Chương 4 : Trường điện từ biến thiên  Chương 5 : Bức xạ điện từ  Chương 6 : Ống dẫn sóng và hộp cộng hưởng  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
2. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Hệ tọa độ: dl=h duaa +h du a +h du h1 h2 h3 1 1 1 2 2 2 3 3 3 D 1 1 1 dS1 =±h 2 h 3 du 2 du 3a 1 T 1 r 1 dS2 =±h 3 h 1 du 3 du 1a 2 C 1 r rsin dS3 =±h 1 h 2 du 1 du 2a 3 h1, h2, h3 : hệ số Larmor dV=h1 h 2 h 3 du 1 du 2 du 3  Toán tử gradient (grad): Đạo hàm grad =1 a + 1  a + 1  a δ =grad a h1 u 11 h 2  u 2 2 h 3  u 3 3 có hướng δ  Toán tử Divergence (div):  h h A h h A h h A divA=1 2 3 1 + 3 1 2 + 1 2 3 A=A a +A a +A a h1 h 2 h 3  u 1  u 2  u 3 1 1 2 2 3 3  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
3. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Mật độ điện tích:  Mật độ điện tích khối : ρ =dq C v dV m3  Mật độ điện tích mặt : ρ =dq C s dS m2  Mật độ điện tích dài : dq C ρl =dl m  Vectơ mật độ dòng điện:  Vectơ mật độ dòng điện khối (dẫn): A dq J 2 I= JdS=±dt (A) m S  Vectơ mật độ dòng điện mặt (dẫn): A JS m I= | JS | dl (A) L  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
4. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Môi trường dẫn trong trường điện:  Vectơ cường độ trường điện : V E m  Định luật Ohm: J= E A m2 S  Độ dẫn điện của môi trường :  m  Mật độ CSTT : p =JE= E2 W j m3  Định luật bảo toàn điện tích – phương trình liên tục:  Dạng tích phân : dS J dS S i S i dq i= JdS - V V S dt J q q  Dạng vi phân – phương trình liên tục: δρ divJ=- δt  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
5. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Định luật Ampère: I2 I3  Dạng tích phân : I4 I1 Hdl=I C C S  Dạng vi phân : rotH=J I=-I1 -I 2 -I 3 I 4  Định luật cảm ứng điện từ Faraday:  Dạng tích phân : dm d Edl=-dt =- dt BdS CS C  Dạng vi phân : S B B rotE=- t  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
6. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại MÔ HÌNH TOÁN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ  D rotH=J+t (I) n D1 -D 2 = s rotE=- B (II) t D  E n B12 -B =0 divD=ρ (III) v BH   s n J12 -J =-t divB=0 (IV) JE  n× H1 -H 2 =J S  v divJ t n× E12 -E =0  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
7. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Mô hình toán: rotE=0 E -E =0 D=εE 1τ 2τ divD=ρ D1n -D 2n = s  Định nghĩa thế vô hướng: E=-gradφ dφ=-Edl φ=- Edl+C  Chọn gốc thế dất đối với hệ kỹ thuật  Chọn gốc thế đối với hệ hữu hạn B goc φ -φ = Edl φA = Edl AB A A  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
8. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Điện dung: q C=U (F)  Điện môi trong trường điện tĩnh: ρlk =-divP (Điện tích liên kết) σlk =-P 1n +P 2n  Năng lượng trường điện: W =11 EDdV= εE2 dV e 22 (Trong toàn không gian có trường) VV W =11 EDdV= εE2 dV e 22 (Trong thể tích V) VV 2 112 q We =2 CU = 2 C (Trong tụ điện)  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
9. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Phương pháp định luật Gauss dạng vi phân – Bài toán tụ điện: divD  Do tính đối xứng: D=D(x)ixr (P), D=D(r)i (T, C) ( = 0 nếu không cho )  Áp dụng: divD v d r2 D(r)  Có được phương trình vi phân: dD(x) (P ),1 d rD(r) (T ),1 (C ) dx v r dr v r2 dr v  Giải phương trình vi phân xuất hiện 01 hằng số tìm hằng số?  Tính hiệu thế điện giữa hai bản cực: bancuc0 U Edx (P) Với: D bancucU E  bancuc0 U Edr (T,C) bancucU  Tính được hằng số theo U Vectơ cảm ứng điện D  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
10. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại Chương 3 : TRƯỜNG ĐIỆN TỪ DỪNG  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
11. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Điện trở cách điện và công suất tiêu tán Pj :  U S J S’  Trong môi trường dẫn có dòng điện (dòng rò): I= JdS= JdS (A) S S' U  Điện trở (điện trở cách điện) : R=I Ω  Điện dẫn (điện dẫn rò) : I 1 1 G=UR  2  Công suất tiêu tán P : P = JEdV UI=RI j j V  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
12. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Năng lượng trường từ : W =1 BHdV (Trong toàn không gian có trường) m 2 V W =1 BHdV (Trong thể tích V) m 2 V 1 2 (Tính theo điện cảm) Wm =2 LI  Điện cảm : L= = 2Wm I I2 (H) L=2Wmtr tr I2 (Điện cảm trong) 2W L= mng (Điện cảm ngoài) ng I2  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
13. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại Chương 4 : TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
14. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Vectơ Poynting phức – vectơ Poynting trung bình, mật độ trung bình : 1 2 p = γE jm2 1 2 2 2 2 P=2 E H Em =E mx +E my +E mz w = 1 εE2 em4 2 2 2 2 P =Re{P} Hm =H mx +H my +H mz 1 2 wmm= 4 μH  Sóng điện từ phẳng đơn sắc : • •• -Kz Kz + - y E=Me12 +Me =E +E x • •• z H =MM12 e-Kz - e Kz = H + -H - ZZCC  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
15. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Sóng điện từ phẳng đơn sắc trong điện môi lý tưởng :  Hệ số truyền: 1 =jωμ jωε =j   (m ), α=0, β=   Vận tốc pha: v =ω =1m =v ( ) p βs  Bước sóng: 2πv λ=βf = (m)  Trở sóng: μ r  =ε 120  Z0 R (  ) r V E(z,t)=E cos(ωt-βz+ )ax ( )  Phân bố sóng: m m Em A H(z,t)= cos(ωt-βz+ )ay ( ) Zm0  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
16. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Một số công thức khác dùng cho sóng phẳng đơn sắc :  Phương chiều truyền sóng và hệ số pha:  j   ras E E0 e  Tính trường từ khi biết trường điện: 1 r xax ya y za z H  [] aS E  Tính trường điện khi biết trường từ: E [] H aS  Vectơ Poynting trung bình: 122 1 1 PHES 22| | Re{ } | | Re{ }  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
17. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Phân bố sóng ở miền xa của nguyên tố anten thẳng: • j I .sinθ -jkr  m k v H =2r e •  j Im .sinθ -jkr  Eθ =2r e    Công suất bức xạ - Điện trở bức xạ của nguyên tố anten thẳng : 2 2 2 2 PZIbx 3 C m  RZbx 3 C   Cường độ bức xạ - cường độ bức xạ chuẩn: u, P r 2 u , u r n umax  Độ định hướng: 44 uumax max D 2 P u.sin d  d  bx 00  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
18. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại  Kiểu sóng tới TEmn trong ODS hình chữ nhật: • mπx nπy -jβz Hz =Ccos(ab )cos( )e ωμ • Z=TE β jβCmπ mπx nπy -jβz Hx =2 a sin( a )cos( b )e 222 2 2 Kc mπ nπ • KC = ab + =-β +ω εμ jβCnπ mπx nπy -jβz Hy = cos( )sin( )e K2 b a b • c •••• ω2 mπ 2 nπ 2 β=βmn (v ) ( a ) ( b ) Ez =0 ; Exy =ZTE H ; Eyx =-ZTE H  Kiểu sóng tới TMmn trong ODS hình chữ nhật: • mπx nπy -jβz Ez =Csin(ab )sin( )e β • Z=TM ωε jβCmπ mπx nπy -jβz Ex =-2 a cos( a )sin( b )e 222 2 2 Kc mπ nπ • KC = ab + =-β +ω εμ jβCnπ mπx nπy -jβz Ey =- sin( )cos( )e K2 b a b 2 2 2 • c •••• ω mπ nπ β=βmn (v ) ( a ) ( b ) Hz =0; Exy ZTM H ; Eyx ZTM H  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM
19. Môn Trường Điện Từ - Lớp Học lại Chúc các bạn đạt kết quả tốt  Trần Quang Việt – BMCS – Khoa Điện – ĐHBK Tp.HCM