Bài giảng Vật lý 2 - Trường điện từ - Lê Quang Nguyên

Nội dung text: Bài giảng Vật lý 2 - Trường điện từ - Lê Quang Nguyên

1. Nội dung 1. Nhắc lại về cảm ứng điện từ 2. Định luật Maxwell-Faraday 3. Định luật Maxwell-Ampère Trường điện từ 4. Trường điện từ – Các phương trình Maxwell Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle59@yahoo.com 1a. Sức điện động cảm ứng 1b. Định luật Lenz • Khi từ thông qua một vòng dây dẫn • Chiều của dòng cảm ứng hay sức điện động dΦ thay đổi thì trong vòng dây xuất ε = cảm ứng được xác định bởi định luật Lenz : dt hiện một sức điện động cảm ứng: • Dòng cảm ứng có chiều sao cho chiều của từ • Từ thông có thể thay đổi do: trường cảm ứng chống lại sự biến đổi từ thông. • Từ trường thay đổi theo thời gian: dΦ/dt là đạo hàm của Φ theo thời x i’ gian. l B • Vòng dây chuyển động trong từ B B’ trường tĩnh: dΦ/dt là từ thông mà N S vòng dây quét được trong một đơn dx vị thời gian. dΦ = Bldx
2. Bài tập 1.2 Trả lời BT 1.2 B’ Một khung dây dẫn tròn bán kính a được đặt • Từ thông qua khung dây: B(t) −ωt 2 trong một từ trường đều B = B0e , với B0 không Φ=BS cosα = Bπa cos α đổi và hợp với pháp tuyến khung dây một góc α. • Sức điện động cảm ứng: α Sức điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là: n dΦ dB ε=− =− πa2 cos α − dt dt (a) ε= Bωeωt πa2 cos α 0 = −ωt 2 dB d − − (b) ε B0 ωe πa =ωt = − ωt i ()B0 e B 0 ωe = −ωt 2 dt dt (c) ε Bωe0 πacos α − Từ thông đi lên (d) ε= Bωeωt 2 πa2 cos α = −ωt 2 0 ε Bωe0 πacos α giảm, từ trường cảm • Câu trả lời đúng là (a). ứng hướng lên. 2a. Điện trường xoáy 2b. Định luật Maxwell-Faraday • Trong trường hợp của • Công của lực điện trường xoáy khi dịch chuyển B(t) bài tập 1.2 từ trường một đơn vị điện tích thành dòng kín chính là biến thiên đã tạo ra một sức điện động cảm ứng, do đó: điện trường có đường sức khép kín – điện dΦ ddd d d + = − ⇔ ⋅=− ⋅ trường xoáy . E ε ∫ Edr ∫ BndS F dt () dt () • Điện trường xoáy làm C S các điện tích trong i khung dây chuyển động • (C) là khung dây hay cũng có thể là một chu thành dòng kín, tạo nên tuyến bất kỳ, (S) là mặt giới hạn trong (C). dòng cảm ứng. • Đó là định luật Maxwell-Faraday .
3. Bài tập 3.1 Trả lời BT 3.1 – 1 Một tụ điện phẳng gồm hai • Điện trường ở giữa hai bản là đều và có độ lớn: + E – bản hình tròn bán kính R σ được tích điện bằng một + – E = i i ε0 dòng điện không đổi i. + – • hay, nếu gọi q là điện tích trên bản dương: Hãy xác định từ trường + – q cảm ứng ở giữa hai bản. + – = E 2 ε0 πR • Suy ra: dE=1 dq = i 2 2 dtε0 πR dt ε 0 πR Trả lời BT 3.1 – 2 Trả lời BT 3.1 – 3 E E • Điện trường biến thiên • Chọn (C) là một đường này sẽ tạo ra một từ sức bán kính r, định ds trường có tính đối xứng i i hướng theo chiều thuận i i trụ: đối với điện trường: • đường sức là những d d 1 Hds⋅ = Bds ⋅ đường tròn có tâm ở ∫μ ∫ s ()C0 () C (C) trên trục đối xứng. • trên một đường sức độ • Bs không đổi trên (C) nên: lớn từ trường không đổi. = ∫ Bdss B s 2πr (C )
4. 4b. Dạng vi phân của hệ pt Maxwell 4c. Năng lượng của điện từ trường Định luật Gauss đối d • Mật độ năng lượng điện từ trường: divD = ρ với điện trường dd dd u=1 ( ED. + BH . ) Định luật Gauss đối d 2 với từ trường divB = 0 • Nếu môi trường là đồng nhất và đẳng hướng: d d d d d Định luật Maxwell- d ∂B = = rotE = − D εεE0 B μμH 0 Faraday ∂t d Định luật Maxwell- d d ∂D • Suy ra: rotH= j + Ampère ∂t =1 ( 2 + 2 ) u 2 εεE0 μμH 0