Nguyễn Công Phương
Lý thuyếttrường điệntừ
Lý

thuyết

trường

điện

từ
Dòng điện & vật dẫn
Nội dun
g
1. Giới thiệu
2. Giải tích véctơ
3. Luật Coulomb & cường độ điện trường
4. Dịch chuyển điện, luật Gauss & đive
5. Năng lượng & điện thế
6. Dòng điện & vật dẫn
7. Điện môi & điện dun
g
g
8. Các phương trình Poisson & Laplace
9. Từ trường dừng
10. L
ự
c từ & đi
ệ
n cảm
ự ệ

&

mật

độ

dòng

điện
•Vật dẫn kim loại
•
Tính chấtvậtdẫn&điềukiệnbờ
•
Tính

chất

vật

dẫn

&

điều

kiện

bờ
•Phương pháp soi gương
•

dòng

điện
dQ
I
dt

• Đơn vị A (ampère)
•
Dòng điện là dòng chuyển động của các hạtmangđiện
dt
•
Dòng

điện

là

dòng

chuyển

động

của

các

hạt


gian)

qua

một

mặt, đơn vị A
•M
ậ
t đ
ộ
dòn
g
đi
ệ
n: J
(
A/m
2
)
ậ ộ g ệ
(
)
•Gia số của dòng điện qua một vi phân mặt vuông góc
với m
ậ
t đ
ộ
dòn
g

góc

vớ
i m
ặ
t
:
ếu ậ độ dò g đ ệ ô g vuô g góc vớ ặ :
ΔI = J.ΔS
•
Dòng tổng:
JS
Id

Dòng điện & vật dẫn
5
Dòng

tổng:
J
.
S
S
Id


Dòn
g
điện & mật độ dòn
g


S

L

x
y
x

v
Q

Q
I
t



v
x
IS
t


  

x
t

vx

10
ρ
2
z
a
–
4
ρ
cos
2
φ
a
mA/m
2
T
ính dòng
Ví dụ 1
z
z = 2
JS
Id

JS
d

Cho

J

10

.
S
S
d




z
d
ρ
22
3
10.3 4.3cosJa a
z



x
y
ρ
=

3
z
+
d
z
d
ρ


Dòng điện & vật dẫn
7
x
ρ
φ
ρ+dρ
φ+dφ
ρdφ
Dòn
g
điện & mật độ dòn
g
điện (4)
Ví dụ 1
Cho
J
=
10
ρ
2
z
a
–
4
ρ
cos
2
φ
a

ính

dòng

điện tổng chảy ra khỏi mặt đứng của hình trụ.
ρ
=3
z = 1
J
.
S
S
Id


3
J
.
S
S
d




22
3
10.3 4.3cosJa a
z




22
270
z
Izddz





2
2270
z
zdz




254A

3
Sa a
ddd
z
dd
z


 

điện (5)

J. S
S
I
d



Dòng điện chảy ra khỏi một mặt kín:
Điện tích dương trong mặtkín:
Q
Điện

tích

dương

trong

mặt

kín:

Q
i
Định luật bảo toàn điện tích
J. S
i
S



(.)
i
V
dQ
dv
dt
 

J
()
ddv


JS J

(
định
lý
đive
)
iv
V
Qdv



(
.





()
v
vv
t


   

.J
v
t




.J

Dòng điện & vật dẫn
10
t

t

Dòn
g
điện & mật độ dòn

1s, 5m
45 23,1A
tr
I
e




1
46 277A
Ie



1s, 6 m
46 27
,
7A
tr
Ie



Dòng điện & vật dẫn
11
Dòn
g
điện & mật độ dòn
g

n
A/
m
2
.
r
r

J
a
r
r




.a
v
t




.
J
2
2
11 1
.
() (





  



22
() ()
tt
v
ee
dt Kr Kr


   

22
t
rr r r



t
e

22
v
rr

  


Dòn
g
điện & vật dẫn
•
Dòng điện&mật độ dòng điện
Dòng

điện

&

mật

độ

dòng

điện
• Vật dẫn kim loại
•
Tính chấtvậtdẫn&điềukiệnbờ
•
Tính

chất

vật

•
Vật

dẫn

kim

loại:

dải

hoá

trị

tiếp

xúc

với

dải

dẫn
,
trường

bên ngoài có thể tạo thành một dòng điện tử
•
Trong vậtdẫn kim loại:

dẫn
,
vận

tốc

này

sẽ

tiến

đến

một

giá

trị

trung

bình hằng số:
v
d
=
–
μ
E
v

0
,
0056
• J = ρ
v
v
•
→
J
=
ρ
μ
E
Dòng điện & vật dẫn
15
•
→
J
=

–
ρ
e
μ
e
E
Vật dẫn kim loại (3)
J
=
–

=
σ
E
J

=

σ
E
độ dẫ điệ /điệ dẫ ất(
)
đơ
ị
S/
•
σ
:
độ

dẫ
n
điệ
n
/điệ
n
dẫ
n su
ất
,
(

I
J. S
S
I
d

JS
EL
a
Vd

L
J không đổi
I
J
S

.
EL
ab
b
Vd


.EL
a
b
d

VI L

S

a
ab b
d
V
R





E. L
Dòng điện & vật dẫn
17
.
S
I
d


ES
Dòn
g
điện & vật dẫn
•
Dòng điện&mật độ dòng điện
Dòng

điện

•
Bán dẫn
•
Bán

dẫn
Dòng điện & vật dẫn
18
ấ ề
Tính ch
ấ
t vật dẫn & đi
ề
u kiện bờ (1)
•
Giả sử có mộtsố điệntử xuấthiện bên trong vậtdẫn
Giả

sử

có

một

số

điện

tử


ộ
t đi
ệ
n tích m
ặ
t
, ặ ậ ộ ệ ặ
• Bên trong vật dẫn không có điện tích → không có dòng
điện → cường độ điện trường bằng zero (theo định luật
Ohm)
• Tính chất 2
: cường độ điện trường bên trong vật dẫn
ằ
Dòng điện & vật dẫn
19
bằ
ng zero
ấ ề
Tính ch
ấ
t vật dẫn & đi
ề
u kiện bờ (2)
D
ΔS
Δ
h
Δ
h
Δh



,tai ,tai
00
22
tt N b N a
hh
Ew E E


  



E
ẫ
=0
E
b
ên trong vật d
ẫ
n
=

0
0h


0
tt


Dòng điện & vật dẫn
20
trên
;
N
DS



0
;
d−íi


bên canh
0



0NS N
DE



ấ ề
Tính ch
ấ
t vật dẫn & đi
ề

Vật dẫn
Δ
h
Δ
h
Δw
E
tt
c
d
.0
x
xy
y
Vd 

EL
Tính chất của vật dẫn trong điện trường tĩnh:
1.
C
ườn
g
đ
ộ
đi
ệ
n trườn
g
tĩnh tron
g

u kiện bờ (4)
Ví dụ
Cho
V
=
100(
x
2
–
y
2
)V&
P
(2
–
13)nằmtrênbiêngiớivậtdẫn
–
không
Cho

V

100(
x
y
)

V

&

1
)]
300 V
P
V 
22
300 100
()
x
y
 
22
3 x
y
 
[()]
P
()
y
VE
y
200 200
xy
xy

aa
22
100 ( )xy  



    DE a a a a
0
,( ),,
PP x y x y
,SP N
D


2
3
,
96 nC/ m
SP


Dòng điện & vật dẫn
22
22 2
,
3,54 1,77 3,96 nC/ m
NP P
D   D
,
,
SP

Dòn
g
điện & vật dẫn
•

kiện

bờ
• Phương pháp soi gương
•
Bán dẫn
•
Bán

dẫn
Dòng điện & vật dẫn
23
Phươn
g
pháp soi
g
ươn
g
(1)
+ Q
Mặt đẳng thế, V = 0
+ Q
Mặt phẳng dẫn, V = 0
– Q
•Lưỡng cực: mặt phẳng ở giữa hai cực là mặt có điện thế bằng zero
•Mặt
p
h
ẳ
n

tha
y
đổi

các

trường

phía

trên

mặt

dẫn
Phươn
g
pháp soi
g
ươn
g
(2)
+ Q
Mặt đẳng thế, V = 0
+ Q
Mặt phẳng dẫn, V = 0
– Q
+ Q
ẳ ế
+ Q