- Trang Chủ
- Vật lý
- Bài giảng Vật lý đại cương 2 - Chương 8-10: Dao động vào sóng điện từ
Xem mẫu
- Bμi gi¶ng VËt lý ®¹i c−¬ng
T¸c gi¶: PGS. TS §ç Ngäc UÊn
ViÖn VËt lý kü thuËt
Tr−êng §H B¸ch khoa Hμ néi
- Dao ®éng & Sãng ®iÖn
tõ
(Ch−¬ng 8, 10)
- 1. Dao ®éng ®iÖn tõ ®iÒu hoμ: BiÕn ®æi tuÇn
hoμn gi÷a c¸c ®¹i l−îng ®iÖn vμ tõ
Imax
K2
+ L D
- max
_
C + 2 1 2
1q max
= LI 0
K1 W
e
max
= 0 W
m
2 C 2
M¹ch kh«ng cã ®iÖn trë
We+Wm=const
thuÇn, kh«ng bÞ mÊt m¸t n¨ng
l−îng q dq dI
2 + LI = 0
1q 1 2 C dt dt
+ LI = const
2 C 2
- q dI LÊy ®¹o hμm hai vÕ
+L =0
C dt theo thêi gian
2
d I 1
2
+ ω 2
0 I = 0 ω0
2
=
dt LC
Dao ®éng ®iÖn tõ trong T = 2 π = 2 π LC
ω0
0
m¹ch LC lμ dao ®éng ®iÒu
hoμ I = I cos(ω t + ϕ)
0 0
I,q
I = I 0 cos ω0 t
q = q 0 sin ω0 t
t
- 2.Dao ®éng ®iÖn tõ t¾t dÇn
To¶ nhiÖt t¹i R Biªn ®é dßng (®iÖn tÝch) gi¶m
R
dÇn -> t¾t h¼n
6.1 f/t Dao ®éng ®iÖn tõ t¾t dÇn
C L To¶ nhiÖt t¹i R, mÊt n¨ng l−îng
trong dt:
q dI
-dW= RI dt2 + L = − RI
2 C dt
1q 1 2 d 2
I dI
− d( + LI ) = RI dt2
+ 2β + ω0 I = 0
2
2 C 2 dt 2
dt
q dq dI R ω = 1
+ LI = − RI 2
2β = 0
C dt dt L LC
- §iÒu kiÖn ®Ó cã dao ®éng ω0 > β
− βt ω = ω −β
2 2
I = I 0e cos( ωt + ϕ) 0
1 R 2
I = −( )
I0 LC 2 L
I0cosϕ I0e-βt 2π 2π
T= =
ω 1 R
t −( ) 2
-I0e-βt LC 2 L
-I0 T • I gi¶m dÇn theo hμm mò víi
thêi gian 1 R 2 R( )
LC 2L C
dao ®éng ω0 > β L
R0 = 2 • §iÖn trë tíi h¹n
C
- 3.Dao ®éng ®iÖn tõ c−ìng bøc: ε=ε0sinΩt
R Trong thêi gian dt mÊt RI2dt,
cung cÊp thªm εIdt
2
C 1q 1 2
L d( + LI ) + RI dt = ε.I.dt
2
2 C 2
ε
q dq dI
~ + LI + RI = Iε 0 sin Ωt
2
C dt dt
2
d I dI ε0Ω
2
+ 2β + ω0 I =
2
cos Ωt
dt dt L
I=Itd+Icb sau mét thêi gian Itd t¾t h¼n, chØ
cßn Icb
I = Icb=I0cos(Ωt+Φ)
- I ε0
I0 =
1 2
t R + 2
( Ω L − )
ΩC
1
1 Tæng trë Ω L −
Z = R + ( ΩL −
2 2
) cña m¹ch tgΦ = ΩC
ΩC R
1
Z L = ΩL C¶m kh¸ng ZC = Dung kh¸ng
ΩC
Céng h−ëng I0 ®¹t cùc ®¹i ε0
1 1 I 0 max =
ΩL = → Ω ch = = ω0 R
ΩC LC
TÇn sè c−ìng bøc b»ng tÇn sè riªng cña
m¹ch -> Céng h−ëng
-
øng dông: HiÖu suÊt cao nhÊt -> Bï pha
I0max
Ωch=ω0 Ω
- Ch−¬ng 10: Sãng ®iÖn tõ
1. Sù t¹o thμnh sãng ®iÖn tõ
ThÝ nghiÖm cña HÐc:
r
A E
~ L M
L’ B r
H
- Sãng ®iÖn tõ lμ tr−êng ®iÖn tõ biÕn thiªn
truyÒn ®i trong kh«ng gian
- 2. Ph−¬ng tr×nh M¾c xoen cña sãng ®iÖn tõ
r r r r
E = E ( x , y, z , t ) H = H ( x , y, z , t ) ρ=0
r r r r r
D = D ( x , y, z , t ) B = B( x , y, z, t )r J=0
r r ∂D
r ∂B
rotE = − rotH =
r r ∂r t r ∂t r r
D = ε 0 εE divD = 0 divB = 0 B = μr0μH
r ∂E
Ph−¬ng tr×nh sãng
r rotH = ε 0 ε
r ∂H r ∂t r
rotrE = −μ 0μ ∂H ∂ E
2
∂t r rot( ) = ε 0 ε 2
∂H 1
=− rotE ∂t ∂t
∂t μ 0μ
- r
1 r ∂ E
2
− rot( rotE) = ε 0 ε 2
μ 0μ ∂t r
r ∂ E
2
rot( rotE) + μ 0με 0 ε 2 = 0
r ∂t r
r 1 ∂ E 2 r 1 ∂ E
2
− ΔE + 2 2 = 0 ΔE − 2 2 = 0
v ∂t v ∂t
1 C
v= v=
μ 0με 0 ε με
1
C= ≈ 3.10 m / s
8
μ0ε0 r r r r
rot ( rotE ) = ∇divE − ∇ E = − ΔE
2
- 3. Nh÷ng t/c cña sãng ®iÖn tõ:
• Tån t¹i c¶ trong chÊt, ch©n kh«ng
• Sãng ngang: E&H vu«ng gãc víi v
• VËn tèc trong • VËn tèc trong
m«i tr−êng chÊt ch©n kh«ng
C 1
v= C= ≈ 3.10 m / s
8
με μ0ε0
Sãng ®iÖn tõ ®¬n s¾c: y r
r Er
MÆt sãng lμ c¸c mÆt E0
v
ph¼ng song song: tõ ∞, r
r x
ph−¬ng E,H kh«ng ®æi H 0 H
z
- r r
Hai vÐc t¬ lu«n vu«ng gãc E⊥H
r r r
E, H , v theo thø tù ®ã hîp thμnh tam diÖn
r r thuËn 3 mÆt vu«ng
E, H lu«n dao ®éng cïng pha vμ cã tû lÖ
r r r r
E v ε 0 ε | E |= μ 0 μ | H |
x
r E = E m cos ω( t − )
H v x
H = H m cos ω( t − )
v
4. N¨ng l−îng sãng ®iÖn
tõ 1 1
ϖ= ε0εE +2
μ 0μ H 2
2 2
- Sãng ®iÖn tõ lan truyÒn:
- ϖ = ε 0 εE = μ 0μH = ε 0 ε E μ 0μ H
2 2
• N¨ng th«ng cña sãng ®iÖn tõ 1
Φ = ϖv v=
Φ = EH μ 0με 0 ε
r r r
• VÐc t¬ Um«p-Poynting Φ = E×H
5. Thang sãng λ 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 102
cm
Tia Gamma
Sãng VT§
Hång ngo¹i
Tia tö ngo¹i
Tia r¬nghen
AS nh×n thÊy
- 6. ¸p suÊt sãng ®iÖn tõ
Tr−êng ®iÖn tõ g©y ra dßng
c¶m øng J -> g©y ra lùc ®Èy r
E r
J
¸p suÊt p=(1+k) ϖ r
H
ϖ ≤ p ≤ 2ϖ
AS mÆt trêi cã n¨ng th«ng Φ ~103W/m2
ϖ = Φ/c = 103/(3. 108)J/m3
¸p suÊt AS mÆt trêi t¸c dông lªn mÆt vËt dÉn
ph¶n x¹ hoμn toμn k=1:
p=2. 103/(3. 108)=0,7.10-5 N/m2
nguon tai.lieu . vn
