Giáo Trình Lý Thuyết Trường Điện Từ: Tài Liệu Học Tập Cho Sinh Viên Ngành Điện

Khám phá giáo trình lý thuyết trường điện từ, cung cấp kiến thức cơ bản và nâng cao về điện từ học cho sinh viên và nghiên cứu sinh.

Trường đại học

Đại học Thái Nguyên

Chuyên ngành

Điện

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

giáo trình

2017

170
2
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

0.1. SỰ HÌNH THÀNH ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC MAXWELL

0.2. SỰ PHÁT TRIỂN ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC CỔ ĐIỂN SAU MAXWELL

0.3. KHÁI QUÁT VỀ MÔ HÌNH BÀI TOÁN MẠCH VÀ MÔ HÌNH BÀI TOÁN TRƯỜNG

1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ MÔI TRƯỜNG CHẤT

1.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ MÔI TRƯỜNG CHẤT

1.1.1. Định nghĩa Trường điện từ

1.1.2. Trường điện từ là một dạng vật chất, một thực thể vật lý

1.1.3. Trường điện từ là một dạng vật chất cơ bản

1.1.4. Mô hình tương tác của Trường điện từ – môi trường chất

1.1.5. Phương thức tương tác của Trường điện từ và môi trường mang điện

1.1.6. Hai mặt thể hiện Điện và Từ của Trường điện từ

1.2. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI ĐỘNG LỰC HỌC CƠ BẢN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ MÔI TRƯỜNG CHẤT

1.2.1. Biến trạng thái động lực học cơ bản của vật mang điện – điện tích q

1.2.2. Các biến trạng thái cơ bản của Trường điện từ E , B

1.2.3. Tính tương đối của E và B

1.3. CÁC THÔNG SỐ KHÁC VỀ TRẠNG THÁI, HÀNH VI CỦA TRƯỜNG VÀ MÔI TRUỜNG

1.3.1. Các thông số trạng thái và hành vi về phân cực điện

1.3.2. Các thông số trạng thái và hành vi về phân cực từ

1.3.3. Các thông số trạng thái và hành vi về dòng điện trong vật dẫn

1.4. NĂNG LƯỢNG, KHỐI LƯỢNG VÀ ĐỘNG LƯỢNG CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ

2. MÔ TẢ TOÁN HỌC QUY LUẬT TƯƠNG TÁC CỦA HỆ TRƯỜNG ĐIỆN TỪ – MÔI TRƯỜNG CHẤT LIÊN TỤC

2.1. HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL VÀ BÀI TOÁN BỜ CÓ SƠ KIỆN

2.1.1. Một số toán tử về giải tích vector

2.1.2. Hệ phương trình Maxwell và bài toán bờ có sơ kiện

2.1.3. Quan hệ giữa hệ phương trình Maxwell và các luật Kirchhoff

2.2. DẪN RA HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL

2.2.1. Dẫn ra phương trình Maxwell 2

2.2.2. Dẫn ra phương trình Maxwell 1

2.2.3. Dẫn ra phương trình Maxwell 3

2.2.4. Dẫn ra phương trình Maxwell 4

2.3. Ý NGHĨA HỆ PHƯƠNG TRÌNH MAXWELL

2.3.1. Hai phương trình Maxwell 1 và 2 mô tả mối quan hệ giữa hai mặt thể hiện điện và từ của Trường điện từ biến thiên

2.3.2. Hai phương trình Maxwell 3 và 4 mô tả hình học của hai mặt thể hiện điện trường và từ trường

2.3.3. Các phương trình Maxwell miêu tả quan hệ khăng khít giữa Trường điện từ và môi trường chất

2.4. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ TĨNH – THẾ VÔ HƯỚNG

2.4.1. Hệ phương trình Maxwell đối với Trường điện từ tĩnh

2.4.2. Khái niệm điện thế vô hướng

2.4.3. Biểu diễn E qua E

2.4.4. Phương trình Laplace – Poisson đối với điện thế

2.4.5. Phương trình Maxwell đối với từ trường tĩnh – từ thế vô hướng

2.5. PHƯƠNG TRÌNH CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ DỪNG – THẾ VÔ HƯỚNG VÀ THẾ VECTOR

2.5.1. Điện trường dừng

2.5.2. Từ trường dừng

2.6. TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN – KHÁI NIỆM HÀM THẾ VECTOR A

2.6.1. Hệ phương trình Maxwell

2.6.2. Khái niệm từ thế vector A , biểu diễn E qua từ thế vector A

2.6.3. Phương trình truyền song D’Alembert đối với từ thế vector A

2.7. HIỆN TƯỢNG LAN TRUYỀN TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN

2.8. DÒNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ VÀ VECTOR POYNTINH

3. CÁC KHÁI NIỆM VÀ LUẬT CƠ BẢN VỀ ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH

3.1. CÁC LUẬT CƠ BẢN CỦA ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH

3.1.1. Luật bảo toàn điện tích

3.2. MỘT SỐ HÌNH THÁI PHÂN BỐ ĐIỆN TÍCH CỦA ĐIỆN TRƯỜNG

3.2.1. Các hình thái phân bố điện tích thường gặp

3.2.2. Phân bố điện tích trong vật dẫn và điện môi

3.3. HÀM THẾ ỨNG VỚI MỘT ĐIỆN TÍCH ĐIỂM – HÀM GREEN

3.4. BÀI TOÁN BỜ VÀ ĐIỀU KIỆN BỜ CỦA ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH

3.4.1. Phương trình Laplace – Poisson và điều kiện bờ

3.4.2. Điều kiện bờ Dirichlet và Neumann

3.4.3. Điều kiện bờ hỗn hợp trên mặt S ngăn cách hai môi trường

3.5. MÔ TẢ HÌNH HỌC CỦA ĐIỆN TRƯỜNG – MẶT ĐẲNG THẾ VÀ ỐNG SỨC

3.5.1. Mặt đẳng thế

3.5.2. Đường sức và ống sức

3.6. ĐIỆN DUNG, THÔNG SỐ VỀ ĐIỆN CỦA CÁC VẬT DẪN

4. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TOÁN ĐIỆN TRƯỜNG TĨNH THƯỜNG GẶP – PHƯƠNG TRÌNH LAPLACE – POISSON

4.1. PHƯƠNG PHÁP VẬN DỤNG TRỰC TIẾP LUẬT GAUSS

4.1.1. Điện trường đối xứng xuyên tâm hình cầu

4.1.2. Điện trường đối xứng xuyên trục hình trụ

4.1.3. Điện trường ứng với hai trục dài thẳng song song mang điện

4.2. PHƯƠNG PHÁP HÀM GREEN TỐI GIẢN

4.2.1. Nội dung phương pháp

4.2.2. Điện trường của những đoạn dây mang điện

4.3. PHƯƠNG PHÁP THAY THẾ BỜ - PHƯƠNG PHÁP SOI GƯƠNG

4.3.1. Soi gương điện tích qua một mặt phẳng dẫn

4.3.2. Soi gương qua một góc dẫn

4.3.3. Soi gương qua mặt tiếp giáp giữa 2 môi trường điện môi 1 , 2

4.3.4. Soi gương hai mạt trụ tròn dẫn mang điện

4.3.5. Soi gương qua mặt dẫn hình cầu

4.4. PHƯƠNG PHÁP PHÂN LY BIẾN SỐ FOURIER

4.4.1. Nội dung phương pháp

4.4.2. Bài toán ngoại vật hình trụ tròn nằm ngang trong điện trường đều

4.4.3. Bài toán ngoại vật hình cầu trong điện trường đều

4.5. PHƯƠNG PHÁP VẼ LƯỚI ĐƯỜNG SỨC – ĐẲNG THẾ

4.5.1. Trường hợp điện trường song phẳng

4.5.2. Trường hợp điện trường kinh tuyến

4.6. PHƯƠNG PHÁP LƯỚI TÍNH GẦN ĐÚNG

5. TRƯỜNG ĐIỆN TỪ DỪNG

5.1. ĐIỆN TRƯỜNG DỪNG TRONG VẬT DẪN

5.1.1. Điều kiện duy trì điện trường dừng trong vật dẫn

5.1.2. Các tính chất của điện trường dừng

5.1.3. Phương trình cho thế và điều kiện bờ

5.1.4. Thông số về tiêu tán của một vật dẫn ở điện trường dừng

5.1.5. Sự tương tự giữa điện trường dừng với điện trường tĩnh

5.2. ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN

5.3. ĐIỆN TRƯỜNG CÁC VẬT NỐI ĐẤT

5.4. TỪ TRƯỜNG DỪNG

5.4.1. Phương trình và điều kiện bờ

5.4.2. Sự tương tự giữa Từ trường dừng với Điện trường tĩnh và Điện trường dừng

5.4.3. Khái niệm về từ trở (từ dẫn)

5.5. BÀI TOÁN NGOẠI VẬT TRỤ TRÒN VÀ HÌNH CẦU TRONG TỪ TRƯỜNG ĐỀU - HỆ SỐ KHỬ TỪ - MÀN CHE TỪ

5.5.1. Bài toán ngoại vật trụ tròn cầu đặt trong từ trường đều

5.5.2. Hệ số khử từ

5.5.3. Màn che từ

5.6. XÉT TỪ TRƯỜNG DỪNG BẰNG TỪ THẾ VECTOR A

5.6.1. Phương trình và điều kiện bờ

5.6.2. Biểu thức của A theo J , i

5.6.3. Điện cảm, hỗ cảm các cuộn dây

5.6.4. Dùng A để tính từ thông

5.7. TỪ TRƯỜNG SONG PHẲNG - TỪ TRƯỜNG CỦA ĐƯỜNG DÂY

5.7.1. Từ trường song phẳng

5.7.2. Từ trường của đường dây

5.8. LỰC TỪ TRƯỜNG TÁC DỤNG LÊN DÒNG ĐIỆN

5.8.1. Lực từ trường tác dụng lên một dây dẫn có dòng

6. TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN

6.1. MỞ RỘNG PHƯƠNG TRÌNH LAPLACE ĐẾN ĐIỆN TRƯỜNG BIẾN THIÊN

6.1.1. Phương trình Laplace của điện trường biến thiên trong điện môi thuần tuý

6.1.1.1. Mô hình trường thế

6.1.2. Phương trình Laplace của Điện trường biến thiên ở môi trường dẫn thuần tuý

6.1.3. Phương trình Laplace của Điện trường biến thiên ở môi trường bán dẫn

6.2. MỞ RỘNG PHƯƠNG TRÌNH LAPLAPCE ĐẾN TỪ TRƯỜNG BIẾN THIÊN

6.3. CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN

6.4. CÁC PHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN CỦA TRƯỜNG ĐIỆN TỪ BIẾN THIÊN DẠNG PHỨC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Lý Thuyết Trường Điện Từ Dành Cho Sinh Viên Ngành Điện

Giáo trình Lý thuyết Trường điện từ là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành điện. Nó cung cấp kiến thức cơ bản về lý thuyết trường điện từ, giúp sinh viên hiểu rõ các khái niệm và ứng dụng trong thực tiễn. Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các nghiên cứu và lý thuyết hiện đại, nhằm đáp ứng nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên.

1.1. Nội dung chính của giáo trình Lý thuyết Trường điện từ

Giáo trình bao gồm các chương về các khái niệm cơ bản về điện từ, phương trình Maxwell, và ứng dụng thực tiễn. Mỗi chương được thiết kế để giúp sinh viên nắm vững lý thuyết và thực hành.

1.2. Đối tượng sử dụng giáo trình Lý thuyết Trường điện từ

Giáo trình này chủ yếu dành cho sinh viên ngành điện, nhưng cũng có thể hữu ích cho các chuyên gia và nghiên cứu sinh trong lĩnh vực điện từ. Nó cung cấp nền tảng vững chắc cho việc nghiên cứu sâu hơn.

II. Các Thách Thức Trong Việc Học Lý Thuyết Trường Điện Từ

Học lý thuyết trường điện từ không phải là điều dễ dàng. Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc hiểu các khái niệm trừu tượng và ứng dụng thực tiễn của chúng. Các vấn đề như các khái niệm cơ bản về điện từ và phương trình Maxwell có thể gây nhầm lẫn.

2.1. Khó khăn trong việc hiểu các khái niệm trừu tượng

Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc hình dung các khái niệm như trường điện và từ trường. Việc thiếu hình ảnh trực quan có thể làm giảm khả năng tiếp thu kiến thức.

2.2. Ứng dụng thực tiễn của lý thuyết trường điện từ

Sinh viên cần hiểu rõ cách áp dụng lý thuyết vào thực tiễn. Việc thiếu kiến thức về ứng dụng có thể dẫn đến khó khăn trong việc giải quyết bài tập và thực hành.

III. Phương Pháp Học Hiệu Quả Lý Thuyết Trường Điện Từ

Để học tốt lý thuyết trường điện từ, sinh viên cần áp dụng các phương pháp học tập hiệu quả. Việc kết hợp lý thuyết với thực hành sẽ giúp củng cố kiến thức và nâng cao khả năng giải quyết vấn đề.

3.1. Kết hợp lý thuyết và thực hành

Việc thực hành các bài tập và thí nghiệm sẽ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm cơ bản về điện từ. Thực hành cũng giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tế.

3.2. Sử dụng tài liệu học tập bổ sung

Ngoài giáo trình, sinh viên nên tham khảo thêm các tài liệu học tập khác như sách tham khảo và bài giảng trực tuyến. Điều này sẽ giúp mở rộng kiến thức và củng cố lý thuyết.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Lý Thuyết Trường Điện Từ

Lý thuyết trường điện từ có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, từ công nghệ truyền thông đến thiết kế mạch điện. Việc hiểu rõ các ứng dụng này sẽ giúp sinh viên có cái nhìn tổng quan hơn về ngành điện.

4.1. Ứng dụng trong công nghệ truyền thông

Lý thuyết trường điện từ là nền tảng cho các công nghệ truyền thông hiện đại như sóng vô tuyến và điện thoại di động. Hiểu rõ lý thuyết sẽ giúp sinh viên phát triển các công nghệ mới.

4.2. Ứng dụng trong thiết kế mạch điện

Các khái niệm trong lý thuyết trường điện từ rất quan trọng trong việc thiết kế và phân tích mạch điện. Sinh viên cần nắm vững lý thuyết để có thể áp dụng vào thực tế.

V. Kết Luận Về Giáo Trình Lý Thuyết Trường Điện Từ

Giáo trình Lý thuyết Trường điện từ là tài liệu thiết yếu cho sinh viên ngành điện. Nó không chỉ cung cấp kiến thức lý thuyết mà còn giúp sinh viên áp dụng vào thực tiễn. Việc nắm vững lý thuyết sẽ mở ra nhiều cơ hội trong tương lai.

5.1. Tầm quan trọng của lý thuyết trường điện từ

Lý thuyết trường điện từ là nền tảng cho nhiều lĩnh vực trong ngành điện. Việc hiểu rõ lý thuyết sẽ giúp sinh viên phát triển sự nghiệp trong tương lai.

5.2. Hướng phát triển trong tương lai

Với sự phát triển của công nghệ, lý thuyết trường điện từ sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng. Sinh viên cần cập nhật kiến thức mới để không bị lạc hậu.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

10/07/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Chương này giới thiệu về sự hình thành và phát triển của Trường điện từ, Điện động lực học Maxwell, Điện động lực học cổ điển sau Maxwell, khái quát về mô hình bài toán Mạch và bài toán Trường. Từ những năm 1660, Isaac Newton đã nghiên cứu và cho ra nhận xét: lực làm cho các hành tinh và các ngôi sao chuyển động là cùng loại lực làm cho các vật trên Trái đất rơi xuống đất – đó là lực vạn vật hấp dẫn mà giữa hai vật chỉ phụ thuộc vào khối lượng của chúng và khoảng cách giữa chúng. Như vậy các hành tinh ở gần Trái đất bị hút với những tốc độ khác nhau bởi lực hấp dẫn của Mặt trời, còn những ngôi sao ở xa vẫn tương đối cố định với nhau. Nhận thức đó của Newton đã thống nhất thế giới vũ trụ giữa bầu trời và mặt đất mà trước đó được xem là hoàn toàn độc lập và không thể hợp nhất.

Tập hợp gồm những phương trình có giá trị vạn vật của ông đã tạo nên một khuôn mẫu cho các thế hệ các nhà vật lí kế tiếp phát triển, đồng thời cho phép các kĩ sư tính ra các lực và moment quay cho các động cơ tạo nên cuộc Cách mạng Công nghiệp. Hơn 200 năm sau, vào thập niên 1860 James Clerk Maxwell cũng dựa trên những lý thuyết mà Newton xây dựng đã chứng minh rằng lực điện và lực từ là hai mặt thể hiện của cùng một lực, đó là lực điện từ. Tập hợp các phương trình thống nhất của Maxwell còn cho thấy ánh sáng là một dạng bức xạ điện từ, một nhận thức làm khai màn cho thời đại điện khí mà chúng ta đang sống ngày nay. Từ hệ phương trình mà Maxwell xây dựng cho phép chúng ta lý giải mọi hoạt động và các mối quan hệ của Trường điện từ và môi trường chất, từ truyền thanh vô tuyến đến điện thoại thông minh.

Để hiểu rõ hơn về những đóng góp của Maxwell trong việc tìm ra lý thuyết Trường điện từ và ảnh hưởng của nó ta cần có cái nhìn tổng quát về lịch sử phát triển trường điện từ. SỰ HÌNH THÀNH ĐIỆN ĐỘNG LỰC HỌC MAXWELL Đôi nét về James Clerk Maxwell James Clerk Maxwell (1831 – 1879) là nhà bác học người Anh. Ông đã tạo ra Điện động lực học vĩ mô cổ điển, được viết bằng những phương trình toán học thuần túy để đưa ra một học thuyết mới về điện từ và ánh sáng, trở thành nhà cách mạng trong Vật lý học, tạo nên bức tranh Điện động lực của thế giới, thay cho bức tranh Cơ học thống trị từ thời Newton. Năm 10 tuổi, ông được cha gửi vào học ở Viện hàn lâm Edinburg, ông ham hiểu biết, có khả năng toán học rất lớn, đặc biệt say mê môn hình học.

Năm 14 tuổi, viết bài báo đầu tay về việc vẽ các đường cong Oval và các đường cong Oval nhiều tiêu điểm, được báo cáo và đăng tóm tắt trong tập công trình của Hội Hoàng gia Edinburg. Năm 1847 (16 tuổi), ông nhập học tại Đại học tổng hợp Edinburg, được nhà Toán học và Vật lý học nổi tiếng Hammilton (1805 – 1865) chăm sóc đặc biệt về toán học và logic học. Năm 1849 (18 tuổi), Maxwell đã công bố một tác phẩm nghiên cứu lý thuyết cân bằng của vật đàn hồi, chứng minh một định luật rất quan trọng trong lý thuyết đàn hồi và cơ học xây dựng, về sau gọi là định luật Maxwell. Năm 1854, tốt nghiệp xuất sắc Đại học Tổng hợp Cambridge, ở lại trường để chuẩn bị phong danh hiệu Giáo sư.

Nghiên cứu tự lập về điện học. Đọc các công trình về điện của Michael Faraday. Năm 1857, sau khi đọc kỹ công trình “Những khảo sát thực nghiệm trong lĩnh vực điện học” của Faraday, Maxwell đã tìm thấy trong đó những ý tưởng sâu sắc. Ông cho rằng muốn những tư tưởng đó thắng lợi phải xây dựng cho nó một ngôn ngữ toán học chính xác.

Do đó trong thời gian 3 năm (1854 – 1857) ông đã hoàn thành công trình “Về những đường sức của Faraday”, trong đó ông đã xây dựng ngôn ngữ toán học chính xác cho lý thuyết điện từ của Faraday bằng các định luật toán học. Ông đã gửi công trình này tới Faraday, khiến Faraday rất cảm động và đánh giá rằng đó chính là sự ủng hộ lớn lao của Maxwell đối với mình. Năm 1856 – 1859, đăng công trình về tính ổn định bền vững của vòng đai Saturn (hành tinh sao Thổ). Công trình được đánh giá là kết quả ứng dụng toán học xuất sắc nhất trong Vật lý học và được trao Giải thưởng Adam (1857).

Năm 1860, là Giáo sư vật lý Đại học tổng hợp Lodon nghiên cứu động học chất khí, thiết lập định luật phân bố thống kê các phân tử khí theo vận tốc mang tên gọi phân bố Maxwell. Từ năm 1861 đến năm 1862, Maxwell tiếp tục phát triển lý thuyết của mình về Trường điện từ và ông đã công bố một loạt bài báo dưới tiêu đề chung “Về các đường sức vật lý”. Trong công trình này, Maxwell đã xây dựng mô hình phức tạp hơn cho Trường điện từ và đi đến hệ phương trình nổi tiếng mang tên hệ phương trình Maxwell, trong đó thể hiện chính xác mối quan hệ giữa sự biến đổi từ trường và suất điện động do nó gây ra. Ông cũng đã đưa vào điện học một khái niệm rất quan trọng là khái niệm dòng điện chuyển dịch, tuy không phải là dòng điện thực sự nhưng nó cũng tạo ra từ trường như dòng 11 điện dẫn.

Maxwell cho rằng Trường điện từ cũng mang năng lượng và ông đã tính được mật độ năng lượng tại từng điểm. Ông cũng tìm ra rằng trong môi trường đàn hồi của Trường điện từ, có những sóng ngang truyền đi với vận tốc bằng với vận tốc ánh sáng. Do đó, theo ông khó mà không kết luận rằng ánh sáng cũng là một dao động ngang của cùng một môi trường sinh ra các hiện tượng điện từ. Từ năm 1864 đến năm 1865, ông công bố công trình “Lý thuyết động lực học của Trường điện từ”.

Trong công trình này ông cũng nêu rõ: “Lý thuyết mà tôi đề nghị có thể được gọi là lý thuyết Trường điện từ vì rằng nó nghiên cứu không gian bao quanh các vật điện và từ. Nó cũng có thể được gọi là lý thuyết động lực học vì nó thừa nhận rằng trong không gian đó có vật chất đang chuyển động, nhờ nó mà diễn ra các hiện tượng điện từ quan sát được”. Trong tác phẩm này khái niệm Trường điện từ được ông định nghĩa một cách cụ thể. Ông cho rằng: “Trường điện từ là một bộ phận của không gian chứa đựng và bao bọc các vật ở trạng thái điện hoặc trạng thái từ”.

Cũng trong công trình này Maxwell đã khẳng định rằng Trường điện từ là có thật và mang năng lượng. Như vậy lần đầu tiên trong Vật lý học, khái niệm Trường đã được Maxwell xây dựng một cách trọn vẹn. Năm 1873, ông công bố “Giáo trình điện học và từ học”. Đó là một giáo trình rất cơ bản, trong đó ông tổng kết và hệ thống hóa toàn bộ lý thuyết của mình thể hiện rõ hai luận điểm cơ bản.

Luận điểm thứ nhất: tại một điểm bất kì trong vùng không gian, nếu có từ trường biến thiên theo thời gian thì vùng không gian đó sẽ xuất hiện điện trường biến thiên và điện trường này mang tính chất xoáy. Luận điểm thứ hai: bất kỳ một điện trường nào biến thiên theo thời gian cũng sinh ra một từ trường biến thiên và từ trường này mang tính chất xoáy. Như vậy lý thuyết của Maxwell cho ta thấy rằng tại một điểm trong không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì vùng không gian đó phải xuất hiện điện trường biến thiên và ngược lại. Cứ như vậy điện từ trường luôn tồn tại đồng thời, chuyển hóa lẫn nhau và lan truyền trong không gian dưới dạng sóng, gọi là sóng điện từ.

Trong công trình này, Maxwell đã so sánh hai phương hướng trong lý thuyết các hiện tượng điện và từ: phương hướng dựa trên nguyên lý tác dụng xa của Newton và phương hướng dựa trên nguyên lý tác dụng gần, tức là phương pháp Faraday. Ông tự nhận mình là luật sư biện hộ cho phương pháp Faraday, theo quan điểm thuyết tác dụng gần và lấy khái niệm Trường làm cơ sở. Cũng trong công trình này, ông đã trình bày tỉ mỉ hơn lý thuyết điện từ về ánh sáng. Ông đã rút ra kết luận rằng “Ánh sáng là một loại sóng điện từ do sự kết hợp của vector điện trường và vector từ trường vuông góc với nhau, biến thiên hình sin theo thời gian”.

Chính kết luận này đã góp phần thắng lợi của lý thuyết sóng ánh sáng ở thế kỷ XIX. Ông còn chỉ ra rằng “ánh sáng sẽ gây áp suất trên các bề mặt vật thể khi nó truyền qua”. Ông lưu ý rằng có thể kiểm tra kết luận bằng thực nghiệm. Những năm cuối đời, Maxwvell gắn bó với việc tạo dựng Phòng thí nghiệm Cavendish, biên soạn tuyển tập các công trình của Cavendish (1731 – 1810) về điện học, giảng dạy vật lý, thiết kế chế tạo nhiều loại máy dụng cụ thí nghiệm, viết nhiều loạt bài phổ biến khoa học cho bộ sách kinh điển Encyclopaedia Britanica (Bách khoa toàn thư tổng hợp xuất bản ở London).

Lý thuyết Trường điện từ mà Maxwell đưa ra đã đi trước khá xa so với thực nghiệm lúc bấy giờ. Vì vậy sau khi nó ra đời, phải đợi một phần tư thế kỷ nữa nó mới được thực nghiệm khẳng định một cách trọn vẹn. Những bằng chứng thực nghiệm khẳng định sự đúng đắn của Điện động lực học Maxwell Trong lịch sử phát triển của Vật lý học, bất kì một lý thuyết mới nào khi ra đời cũng vấp phải sự chống đối khá mạnh mẽ. Lý thuyết cũ không bao giờ dễ dàng nhường chỗ cho lý thuyết mới.

Lý thuyết mới muốn đi đến thắng lợi cần phải trải qua quá trình đấu tranh để khẳng định mình. Chúng ta nhớ lại rằng, từ trước công nguyên đến thế kỉ XVII và bước sang thế kỉ XVIII là một chặng đường dài mà điện – từ không phát triển được gì đáng kể. Có thể coi đây là thời kì tiến hóa yên tĩnh trong lĩnh vực Điện học, thời gian này không có khám phá nào được coi là cách mạng để có thể thay đổi bức tranh điện – từ. Nhưng sau đó, từ năm 1820 thì hàng loạt các công trình, đầu tiên là của Oersted, Ampere, Faraday và cuối cùng là của Maxwell đã làm cho lĩnh vực điện từ có những bước nhảy vọt.

Giai đoạn này có thể coi như là thời kì biến đổi cách mạng trong lĩnh vực điện, từ vì các kết quả nghiên cứu đã làm thay đổi hẳn bức tranh điện từ.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu Giáo Trình Lý Thuyết Trường Điện Từ Dành Cho Sinh Viên Ngành Điện cung cấp một cái nhìn tổng quan sâu sắc về lý thuyết trường điện từ, một lĩnh vực quan trọng trong ngành điện. Nội dung của giáo trình không chỉ giúp sinh viên nắm vững các khái niệm cơ bản mà còn trang bị cho họ những kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tiễn. Các khái niệm như điện trường, từ trường và sự tương tác giữa chúng được giải thích một cách rõ ràng, giúp sinh viên dễ dàng tiếp cận và hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý liên quan.

Để mở rộng kiến thức của bạn, bạn có thể tham khảo thêm tài liệu Giáo trình lý thuyết trường điện từ dùng cho sinh viên ngành điện điện tử phần 2, nơi cung cấp những kiến thức nâng cao hơn về lĩnh vực này. Ngoài ra, tài liệu Giáo trình lý thuyết trường điện từ dùng cho sinh viên ngành điện điện tử phần 1 cũng là một nguồn tài liệu quý giá, giúp bạn củng cố nền tảng lý thuyết trước khi tiến xa hơn. Những tài liệu này không chỉ giúp bạn hiểu rõ hơn về lý thuyết mà còn mở ra nhiều cơ hội nghiên cứu và ứng dụng trong tương lai.