Bài giảng Trường điện từ - Bài 1: Khái niệm chung - Hoàng Phương Chi

TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG TS. HOÀNG PHƯƠNG CHI VIỆN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TS. Hoàng Phương Chi Viện ĐTVT – ĐH BK Hà nội email: hoang.p.chi@gmail.com Tel: 0948588491 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Thông tin giảng viên BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 1 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Nội quy lớp học BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 2 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG Mong đợi của sinh viên BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 3 1. Các nội dung chính của môn học Trường Điện Từ 2. Lịch sử nghiên cứu Trường Điện Từ 3. Các phép toán véc tơ 4. Tóm tắt chương TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG NỘI DUNG BÀI HỌC BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 4 1. CÁCNỘIDUNG CHÍNH CỦAMÔNHỌC TRƯỜNGĐIỆN TỪ • Trường tĩnh điện • Trường từ tĩnh của dòng không đổi • Trường điện từ biến thiên • Sự lan truyền của sóng điện từ phẳng • Các hệ định hướng • Đường truyền siêu cao tần và phối hợp trở kháng • Bức xạ của sóng điện từ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 5 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO • Bài giảng trường điện từ - Nguyễn Khuyến, Lâm Hồng Thạch • Trường điện từ và truyền sóng – Phan Anh • Electromagnetic field theory – John D. Krauss • Bài tập trường điện từ - Ngô Nhật Ảnh BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 6 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Khái niệm trường điện từ  Thống nhất 2 trường lực: điện trường và từ trường  Là một dạng vật chất đặc biệt phân bố liên tục trong không gian dưới dạng sóng-hạt  Có tác dụng tương hỗ với các hạt, vật nằm trong trường  Sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng trong không gian tự do BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 7 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Ví dụ về truyền sóng điện từ:  Truyền sóng trong không gian tự do (môi trường đồng nhất): anten  Truyền sóng trong môi trường không đồng nhất (truyền sóng ánh sáng trong sợi quang) BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 8 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Các đại lượng cơ bản của trường điện từ:  Véc tơ cường độ điện trường  Véc tơ cường độ từ trường  Véc tơ điện cảm  Véc tơ cảm ứng từ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 9 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Một số khái niệm toán học cơ bản:  Trường điện: BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 10 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Một số khái niệm toán học cơ bản  Phân loại:  Trường vô hướng: đại lượng trường là đại lượng vô hướng (nhiệt độ, điện áp)  Trường véc tơ: đại lượng trường là đại lượng véc tơ (trường điện, trường từ)  Trường không biến thiên theo thời gian  Trường biến thiên theo thời gian BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 11 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Một số khái niệm toán học cơ bản  Những điều kiện toán học cần thiết:  Đại số véc tơ  Phân tích véc tơ  Mối quan hệ quan trọng:  Gradient: Vô hướng => Có hướng  Divergence: Có hướng => Vô hướng  ≠ 0: có nguồn  = 0: không nguồn  Rotation: Có hướng => Có hướng (≠ 0: xoáy; = 0: không xoáy) BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 12 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Mục tiêu của môn học trường điện từ Lý thuyết trường điện từ là cơ sở để tìm hiểu các vấn đề thuộc về điện và từ:  Khảo sát sóng điện từ phát ra từ anten  Khảo sát sự lan truyền sóng điện từ trong không gian hay ống dẫn sóng  Khảo sát đường truyền siêu cao tần và các thông số đặc trưng, tính toán phối hợp trở kháng cho đường truyền BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 13 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Tóm tắt bài học:  Trường điện từ: nền tảng là hệ phương trình Maxwell  Trường điện từ mang năng lượng, sóng điện từ lan truyền trong không gian tự do với vận tốc ánh sáng => Trường điện từ là cơ sở để xây dựng và phát triển ngành thông tin vô tuyến.  Các đại lượng cơ bản của trường là các đại lượng véc tơ => nắm vững ý nghĩa grad, div, rot và các công thức biến đổi tích phân Gauss-othrogaxki và Stock. BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 14 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU TRƯỜNG ĐIỆN TỪ Bài tập chương mở đầu: 1. Grad U = 2. Div A = 3. Rot B = 4. Div (rot V) = 5. Rot (rot V) = BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 15 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1. TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN (ELECTROSTATIC FIELD) Chúng ta vừa học bài “Khái niệm chung về trường điện từ” Bài học tiếp theo: TRƯỜNG TĨNH ĐIỆN BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ 16 TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BÀI 1: KHÁI NIỆM CHUNG