Tài liệu Trường điện từ pptx

Lý thuyết Maxwell có thể gộp lại vào hai phương trình mô tả động học của các trường này, gọi là các phương trình Maxwell.. này, Maxwell đã đi đến một kết luận: tất cả các sóng điện từ đề

Trường điện từ

Điện từ học

Điện học · Từ học

Trường điện từ (còn gọi là trường Maxwell) là một trong những trường của vật lý học

Nó là một dạng vật chất đặc trưng cho tương tác giữa các hạt mang điện Trường điện từ cũng do các hạt mang điện sinh ra, và là trường thống nhất của điện trường và từ trường Đặc trưng cho khả năng tương tác của trường điện từ là các đại lượng cường độ điện trường, độ điện dịch, cảm ứng từ và cường độ từ trường (thường được ký hiệu lần lượt là

E, D, B và H)

Lịch sử

Năm 1865, nhà vật lý người Anh James Clerk Maxwell đã kết hợp các định luật về điện

và từ đã biết để tạo ra lý thuyết Maxwell Lý thuyết này dựa trên sự tồn tại của các

trường, hiểu nôm na là môi trường truyền tác động từ nơi này đến nơi khác Ông nhận

thấy rằng các trường truyền nhiễu loạn điện và từ là các thực thể động: chúng có thể dao động và truyền trong không gian Lý thuyết Maxwell có thể gộp lại vào hai phương trình

mô tả động học của các trường này, gọi là các phương trình Maxwell Dựa vào lý thuyết

này, Maxwell đã đi đến một kết luận: tất cả các sóng điện từ đều truyền trong không gian (chân không) với một vận tốc không đổi bằng vận tốc ánh sáng

Các phương trình Maxwell

Để mô tả trường điện từ, Maxwell đã đưa ra những phương trình cơ bản tạo thành hệ các phương trình Maxwell về trường điện từ

Phương trình Maxwell-Faraday

Phương trình này diễn tả luận điểm thứ nhất của Maxwell về mối liên hệ giữa từ trường biến thiên và điện trường xoáy

Dạng vi phân:

Dạng tích phân:

Phương trình Maxwell-Ampere

Phương trình này diễn tả luận điểm thứ hai của Maxwell, theo đó điện trường biến thiên cũng sinh ra từ trường như dòng điện dẫn

Dạng vi phân:

Dạng tích phân:

Định lí Otrogradski - Gauss với điện trường

Định lí này diễn tả tính không khép kín của các đường sức điện trường tĩnh, chúng luôn

từ các điện tích dương đi ra và đi vào các điện tích âm

Dạng vi phân:

Dạng tích phân:

Định lí Otrogradski - Gauss với từ trường

Định lí này diễn tả tính khép kín của các đường sức từ, theo đó từ trường là trường không

có nguồn

Dạng vi phân:

Dạng tích phân:

Năng lượng

Trong khoảng không gian có trường điện từ thì cũng có năng lượng định xứ, với mật độ u

tính bằng:

u = (E.D + B.H)/2

Ở đây, E, D, B, H lần lượt là cường độ điện trường, độ điện dịch, cảm ứng từ và cường

độ từ trường của điện từ trường Như vậy trên thể tích V, tổng năng lượng điện từ là:

Trong chân không, D = ε0E và B = μ0H với ε0 và μ0 lần lượt là hằng số điện môi chân không và hằng số từ môi chân không Do đó, mật độ năng lượng điện từ trường trong chân không có thể rút gọn thành:

u = (ε0|E|2 + μ0|H|2)/2

Trong môi trường điện môi lý tưởng D = ε0εrE = εE và thuận từ hoặc nghịch từ lý tưởng

B = μ0μrH = μH Do đó, mật độ năng lượng điện từ trường trong các môi trường này có

thể rút gọn thành:

u = (ε|E|2 + μ|H|2)/2

Tính tương đối

Trường điện từ được sinh ra bởi các điện tích chuyển động và đứng yên Tính chất

chuyển động hay đứng yên của các hạt mang điện hoàn toàn phụ thuộc vào hệ quy chiếu

Do đó, các tính chất của trường điện từ phụ thuộc hệ quy chiếu trong đó ta đứng yên để quan sát chúng

Tương tác

Một hạt mang điện tích q chuyển động với vận tốc v trong một điện từ trường, có cường

độ điện trường E và cảm ứng từ B sẽ chịu lực tác dụng, F, gọi là lực Lorentz: