Trường điện từ

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Trường điện từ (còn gọi là trường Maxwell) là một trong những trường của vật lý học. Theo đó, điện trường và từ trường đồng thời tồn tại trong không gian tạo thành một trường thống nhất gọi là trường điện từ.

Mục lục

1 1.Lịch sử
2 2.Đặc điểm
3 3.Hệ thống các phương trình Maxwell
4 4.Chuyển động của hạt điện trong trường điện từ
5 5.Xem thêm
- 5.1 Tiếng Anh

[sửa] 1.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.

[sửa] 2.Đặc điểm

Trường điện từ là một dạng vật chất đặc trưng cho tương tác giữa các hạt mang điện.

Trường điện từ có năng lượng. Năng lượng đó định xứ trong khoảng không gian có trường điện từ.

$W = {1 \over 2} \int_{V}^{} (\varepsilon_0 \varepsilon E^2 + \mu_0 \mu H^2)dV \,$

Mật độ năng lượng của trường điện từ bằng tổng mật độ năng lượng cuả điện trường và từ trường.

$w = {1 \over 2}(\varepsilon_0 \varepsilon E^2 + \mu_0 \mu H^2) \,$

Do tính tương đối của không gian và thời gian nên trường điện từ cũng có tính tương đối nghĩa là các tính chất của trường điện từ phụ thuộc hệ quy chiếu quán tính trong đó ta đứng yên để quan sát chúng.

[sửa] 3.Hệ thống các phương trình Maxwell

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

[sửa] 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, nó có hai dạng vi phân và tích phân.

Dạng tích phân: $\oint_{C} \vec E \vec {dl} = - \iint_{S}^{} {\vec {dB} \over dt} \vec {dS} \,$

Dạng vi phân: $rot \vec E = - {\vec {dB} \over dt} \,$

[sửa] Phương trình Maxwell-Ampere

Phương trình này diễn tả luận điểm thứ hai của Maxwell: điện trường biến thiên cũng sinh ra từ trường như dòng điện dẫn, nó có hai dạng vi phân và tích phân.

Dạng tích phân: $\oint_{C} \vec H \vec {dl} = \iint_{S}^{} (\vec j + {\vec {dD} \over dt}) \vec {dS} \,$

Dạng vi phân: $rot \vec H = \vec j + {\vec {dD} \over dt} \,$

[sửa] 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 tích phân: $\iint_{S}^{} \vec D \vec {dS} = q \,$

Dạng vi phân: $div \vec D = \rho \,$

[sửa] 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 tích phân: $\iint_{S}^{} \vec B \vec {dS} = 0 \,$

Dạng vi phân: $div \vec B = 0 \,$

[sửa] 4.Chuyển động của hạt điện trong trường điện từ

Gỉa sử ta có một hạt mang điện tích $q \,$ đặt trong một điện trường, chịu lực điện tác dụng:

$\vec {F_e} = q\vec E \,$

Bên cạnh đó, nếu hạt mang điện này chuyển động với vận tốc $\vec v$ trong từ trường, thì nó cũng chịu lực từ tác dụng:

$\vec {F_m} = q\vec v \land \vec B \,$

Vậy một hạt mang điện tích $q \,$ chuyển động với vận tốc $\vec v$ trong một trường điện từ ( $\vec E$ , $\vec B$ ) sẽ chịu lực tác dụng có giá trị:

$\vec F = \vec {F_e} + \vec {F_m} \,$ hay $\vec F = q\vec E + q\vec v \land \vec B \,$

[sửa] 5.Xem thêm

[sửa] Tiếng Anh

On the Electrodynamics of Moving Bodies by Albert Einstein, June 30, 1905.
- On the Electrodynamics of Moving Bodies (pdf)
Non-Ionizing Radiation, Part 1: Static and Extremely Low-Frequency (ELF) Electric and Magnetic Fields (2002) by the IARC.

Bài này còn sơ khai trong lĩnh vực Vật lý.
Chúng ta đang có những nỗ lực để hoàn thiện bài này.
Nếu bạn biết về vấn đề này, bạn có thể giúp đỡ bằng cách viết bổ sung (trợ giúp).

Thể loại: Sơ thảo vật lý | Điện từ học

See also ebooksgratis.com: no banners, no cookies, totally FREE.