Hiện tượng cảm ứng điện từThí nghiệm Faraday Dòng cảm ứng xuất hiện trong mạch kín là kết quả của quá trình biến đổi từ thông qua mạch đó.. Hiện tượng cảm ứng điện từSức điện động cảm
Trang 13 Năng lượng từ trường
4 Luận điểm 1 của Maxwell
4 Luận điểm 1 của Maxwell
5 Luận điểm 2 của Maxwell
6 Hệ thống các phương trình Maxwell
Trang 21 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Trang 31 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Thí nghiệm Faraday
) Dòng cảm ứng xuất hiện trong mạch kín là kết quả của quá
trình biến đổi từ thông qua mạch đó
) Dòng cảm ứng chỉ tồn tại trong thời gian từ thông gửi quamạch thay đổi
mạch thay đổi
) Cường độ dòng cảm ứng tỉ lệ thuận với tốc
độ biến đổi của từ thông
) Chiều dòng cảm ứng phụ thuộc vào từ
thông gửi qua mạch tăng hay giảm
Đị h l ật L
Định luật Lenz
) Dòng cảm ứng có chiều sao cho từ trường
do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ Heinrich Lenz
do nó sinh ra chống lại sự biến thiên của từ
Trang 41 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Sức điện động cảm ứng
) Định luật cơ bản của hiện tượng
cảm ứng điện từ
Vòng dây dẫn kín di chuyển trong B
Biến thiên từ thông gửi qua vòng
cảm ứng điện từ
Biến thiên từ thông gửi qua vòng
dây trong thời gian dt: dΦm ⇒ dòng
cảm ứng I c ⇔ xuất hiện một nguồn
Công của từ lực để di chuyển vòng dây: dA = I c dΦm
điện cảm ứng hay s.đ.đ cảm ứng Ec
Theo đ/l Lenz: từ lực tác dụng lên I c ngăn cản sự di chuyển
của vòng dây (là nguyên nhân sinh ra Ic) ⇒ công cản:
dA’ = dA = I dΦ
dA = - dA = - I c dΦm
Trang 51 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Sức điện động cảm ứng
) Định luật cơ bản của hiện tượng cảm ứng điện từ
Theo đ/l bảo toàn năng lượng: dA’ chuyển thành NL của I c
số nhưng khác dấu với tốc độ thay đổi của từ thông qua mạch.
Nếu từ thông gửi qua diện tích mạch kín giảm từ giá trị Φm về 0:
t t
Trang 61 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Máy phát điện xoay chiều
diện tích S quay trong từ
IC
α
nr
ωr
diện tích S quay trong từ
Trang 71 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Máy phát điện xoay chiều
) Khi khung quay đều trong
Vị trí khung dây trong từ trường B
từ trường ⇒ xuất hiện 1 s.đ.đ
cảm ứng xoay chiều hình sin
theo đ/l Lenz:
Φm = NB.S.cosωt
ωt NB.S.ωB.S.
Đặt Ecmax = N.B.S.ω ⇒ EC = Ecmax sin(ωt + α)
Chu kỳ = chu kỳ quay của khung:ỳ ỳ q y g T = 2π
ω
R
NBSω R
Trang 8Dò á (dò F l / dd )
1 Hiện tượng cảm ứng điện từ
Dòng xoáy (dòng Foucault/ eddy current)
) Dòng cảm ứng (có dạng xoáy) xuất hiện
trên bề mặt vật dẫn khi đặt trong từ trường:
tán dưới dạng nhiệt ⇒ tiêu hao
hiệu suất thiết bị (đặc biệt với
các động cơ)
Trang 91 Hiện tượng cảm ứng điện từ
) Do có từ trường của dòng cảm ứng xuất hiện trên bề mặt vậtdẫn ⇒ ứng dụng trong các thiết bị dò tìm kim loại
Dòng xoáy (dòng Foucault/ eddy current)
dẫn ⇒ ứng dụng trong các thiết bị dò tìm kim loại
Báo động
Dò
Dòng cảm ứng do từ Dòng tạo
từ trường
ứng do từ trường dòng xoáy
Trang 10ngược chiểu dòng ban đầu (đ/l
Lenz) ⇒ kim của G lệch theo
chiều ngược lại
K
Đóng mạch ⇒ quá trình ngược lại.
Sau khoảng thời gian t ⇒ kim G trở về 0
Dòng tự cảm : dòng điện sinh ra trong một mạch điện khi từ thông gửi qua mạch bởi dòng điện của mạch đó thay đổi.
Trang 12 H là hệ số tự cảm của 1 mạch
l S
H là hệ số tự cảm của 1 mạch
kín, khi có dòng điện cường độ 1 A
chạy qua mạch đó thì sinh ra trong
) Trường hợp ống dây có lõi sắt:
2 2
chân không, từ thông bằng 1 Wb.
Do μ lõi sắt lớn ⇒ đơn vị H lớn ⇒ thực tế chỉ dùng đơn vị
l
S
n I.l
S.I
n I
N.B.S I
Φ L
2 2
Trang 13 Dùng dây dẫn rỗng để tải dòng cao tần
) Ứng dụng trong công nghệ:
Dùng dây dẫn rỗng để tải dòng cao tần
Kỹ thuật tôi bề mặt hợp kim bằng dòng cao tần
Trang 143 Năng lượng từ trường
=
E
Hay:
Nhân 2 vế với idt:
NL nguồn NL nhiệt NL từ trường
E idt = R.i 2 dt + L.i.di
2
I i
W
L I
1
L i di dW
W
NL từ trường khi thiết lập dòng điện trong ống dây: dW = L.i.di
0 i 0
L.I 2
L.i.di dW
=
Trang 153 Năng lượng từ trường
) Trong ống dây có thể tích: V = l S
2 S n
Mật độ NL từ trường trong ống dây:
Trong ống dây có thể tích: V l.S
2 0
2
m
l.S
I l
S n μμ 2
1 l.S
L.I 2
1 V
2
0 I l
n μμ 2
1
ố
2 0
l 2
I l
n μμ
m
μμ 2
Áp dụng cho mọi từ trường bất kỳ
Trang 163 Năng lượng từ trường
Năng lượng từ trường không gian
) Chia không gian từ trường thành những thể tích vô
cùng nhỏ dV sao cho B = const trong mỗi dV.
Năng lượng từ trường trong mỗi thể tích dV:
Năng lượng từ trường trong mỗi thể tích dV:
dV
B dV
=
V 2
Trang 174 Luận điểm thứ nhất của Maxwell
Thí nghiệm Faraday về hiện tượng cảm ứng điện từ
Trang 184 Luận điểm thứ nhất của Maxwell
Khái niệm điện trường xoáy của Maxwell
B đang tăng B đang giảm
Jame Clerk Maxwell
Ic
Er ) Tồn tại một điện trường Er cùng chiều dòng cảm ứng Ic
Không phụ thuộc bản chất dây dẫn;
Không phụ thuộc nhiệt độ.
Trang 194 Luận điểm thứ nhất của Maxwell
∫q E dl
Công thực hiện di chuyển điện tích theo đường cong kín = 0:
Không thể làm các điện tích dịch chuyển theo đường cong kín để tạo thành
Luận điểm của Maxwell: Bất kỳ một từ trường nào biến đổi theo thời
Điện trường của dòng cảm ứng Ic (sinh ra bởi từ trường) có đường sức khép kín ⇒ điện trường xoáy.E
r
Luận điểm của Maxwell: Bất kỳ một từ trường nào biến đổi theo thời
gian cũng sinh ra một điện trường xoáy!
Trang 204 Luận điểm thứ nhất của Maxwell
So sánh điện trường tĩnh và xoáy
Công thực hiện di chuyển điện
tích theo đường cong kín = 0 Đường sức khép kín
Công thực hiện di chuyển điện tích theo đường cong kín ≠ 0
tích theo đường cong kín ≠ 0
0
∫ q Er d lr
Trang 215 Luận điểm thứ hai của Maxwell
) Mạch điện có L và C:
I
r r
Khái niệm dòng điện dịch của Maxwell
L C
D
Er r ,
phóng điện ⇒ E và D trong không gian
) Luận điểm của Maxwell:
giữa 2 bản cực tăng
Bất kỳ một điện trường biến đổi theo thời
gian cũng sinh ra một từ trường
Điện trường biến đổi ⇔ dòng điện = dòng
cùng chiều và độ lớn như dòng điện dẫn.
Trang 225 Luận điểm thứ hai của Maxwell
Dòng điện dịch và luận điểm thứ hai của Maxwell
Khái niệm dòng điện dịch của Maxwell
q dt
d dt
dq S S
I S
Trang 235 Luận điểm thứ hai của Maxwell
+σ’
- σ’ dS
e
P E
+
= ε0
) Đối với chất điện môi:
Khái niệm dòng điện dịch của Maxwell
+σ
+
- - - -
-+ + +
+ + +
r r
pc
t
P dS
t
P dS
t
S d J
Dòng qua dS:
J J
) (chân không d phân cuc d
J tp
∂
∂ +
= rr
Trang 24Ph ì h M ll F d
6 Hệ phương trình Maxwell
Phương trình Maxwell-Faraday
) Vòng dây dẫn kín đặt trong B biến đổi
Biến thiên từ thông dΦm gửi qua vòng dây
trong thời gian dt ⇒ xuất hiện s.đ.đ cảm ứng Ec
S d
B dt
d l
d
.
) (
Lưu số của vector cường độ điện trường xoáy dọc theo một đường cong kín
Trang 25S d
B dt
l d
) (
Dạng tích phân:
Jame Clerk Maxwell (1831 - 1879)
Michael Faraday (1791-1867)
∫
S S
C
S d E rot S
d E l
S
d dt
B d S
d
B dt
rot
r r
−
= ) Dạng vi phân:
Trang 26t
D J
S d J
) Có:
I l
d H
Ampere (1775 – 1836)
Jame Clerk Maxwell (1831 - 1879)
r
tp
I l
S
d t
D J
l d H.
) Dạng tích phân:
(C) dS
I
I
Hr r
∫
S S
C
S d H rot S
d H l
d
.
H rot
∂
∂ +
=
r r
r
) Dạng vi phân:
Trang 27dV q
S d D.
- Dạng tích phân:
- Dạng vi phân: ∇ r Dr = div Dr = ρ
.
- Diễn tả tính không khép kín của đường sức điện trường tĩnh
- Điện trường tĩnh có thể tồn tại với chỉ một nguồn duy nhất (1 điện tích)
Phương trình Gauss cho từ trường
0 =
Diễn tả tính khép kín của đường sức từ trường
- Từ trường chỉ có thể tồn tại dưới dạng nguồn lưỡng cực
Mặt
Trang 28S d
B dt
d l
d
.
) (
dt
B d E
rot
r r
−
=
0 =
∫ Br d Sr
0
=
B divr ) Đường sức từ trường là đường khép kín (tính bảo toàn của từ thông)
S
d t
D J
l d
.
t
D J
H rot
∂
∂ +
= rr
) Điện thông gửi qua mặt kín bất kỳ = tổng đại số đ/tích trong đó
∫ Dr d Sr = ∑q = ∫ρdV
Điện thông gửi qua mặt kín bất kỳ tổng đại số đ/tích trong đó
Trang 29T ờ điệ ừ à ă l ờ điệ ừ
6 Hệ phương trình Maxwell
Trường điện từ và năng lượng trường điện từ
) Từ trường biến đổi sinh ra điện trường (khép
kín) và điện trường biến đổi cũng sinh ra từ trường tạo thành một trường
kín) và điện trường biến đổi cũng sinh ra từ trường
) Từ trường và điện trường đồng thời tồn tại, cũng
như có mối liên hệ với nhau
thống nhất gọi là
trường điện từ
Trường điện từ là một dạng vật chất đặc trưng cho tương tác giữa các hạt mang điện
) Năng lượng trường điện từ tồn tại và định xứ trong không gian có trường g g g g g g g
Mật độ năng lượng trường điện từ bằng tổng mật độ năng lượng của
điện trường và từ trường:
w w
2
1 2
0 2
0
