Điện từ trường và sóng điện từ

17/09/2016 04:28 CH | 20082

III. Điện từ trường


Trước khi vào bài, ta hãy nhắc lại một số  kiến thức đã học trong chương trình Vật Lý 11

1. Xung quanh một điện tích điểm Q đứng yên có một điện trường (tĩnh).

  • Tại điểm M cách Q đoạn r có cường độ điện trường  trong đó  là hằng số điện môi của môi trường đồng chất, cách điện xung quanh Q và chứa M.
  • Đường sức của điện trường (tĩnh) là những đường không khép kín, có chiều ra khổi điện tích dương và đi vào điện tích âm.

2. Xung quanh một dây dẫn thẳng có dòng điện không đổi I có một từ trường (tĩnh).

  • Tại một điểm M cách dây dẫn đoạn r có độ lớn cảm ứng từ  .
  • Đường sức từ của dòng điện thẳng là những vòng tròn đồng tâm (có tâm là một điểm trên dây dân) và nằm trong mặt phẳng vuông góc với dây. Đường sức từ luôn là các đường cong khép kín.

 

Nguồn: vatly77.wordpress.com
 

3. Khi điện tích Q dao động thì xung quanh Q có một điện trường biến thiên (do khoảng cách r thay đổi theo thời gian)

4. Khi trong dây dẫn thẳng có dòng điện xoay chiều thì xung quanh dây dẫn có một từ trường biến thiên(do cường độ dòng điện trong dây biến thiên theo thời gian)


1. Hai giả thuyết của Măc-xoen về từ trường biến thiên và điện trường biến thiên

a) Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy, là điện trường có các đường sức điện là những đường cong khép kín. 

b) Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường biến thiên. Từ trường này cũng có các đường sức từ là những đường cong khép kín như từ trường tĩnh.

Mời bạn xem hình minh họa sau đây:

Đường sức của điện từ trường

Trong hình vẽ này: Nếu các đường màu đỏ là đường sức của từ trường biến thiên thì các đường màu xanh là đường sức của điện trường biến thiên. Ta nói: "Đường sức của điện trường biến thiên bao quanh các đường sức của từ trường biến thiên và ngược lại"

2. Điẹn từ trường là một vùng không gian mà trong đó có điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.

Hai trường này liên quan mật thiết với nhau và tạo thành một trường thống nhất mà ta gọi là điện từ trường.

3. Sóng điện từ là sóng lan truyền điện từ trường.

4. Đặc điểm của sóng điện từ:

a) Sóng điện từ lan truyền được trong chân không với vận tốc c = 3.108 m/s (bằng vận tốc ánh sáng trong chân không)

b) Tốc độ truyền sóng điện từ trong điện môi nhỏ hơn 3.108 m/s, phụ thuộc vào hằng số điện môi của môi trường đang xét.

c) Sóng điện từ là sóng ngang: Khi lan truyền, tại mỗi điểm, vectơ cường độ điện trường   luôn vuông góc với vectơ cảm ứng từ  và cùng vuông góc với phương truyền sóng. Ba vectơ  ,  ,   tạo thành một tam diện thuận.

Trong sóng điện từ: E và B dao động theo phương vuông góc nhau

Để tìm hướng của các vectơ \vec{E}\vec{B}\vec{v} tại một điểm trên phương truyền sóng điện từ ta áp dụng một trong hai cách sau: 

  • Qui tắc bàn tay phải: 

Bàn tay trái: Ngón cái là E; Ngón trỏ là B; ngón giữa choải ra 90 độ là v

 

  • Qui tắc bàn tay trái:

Bàn tay phải: Ngón cái là E; các ngón còn lại là B; vectơ v xuyên vào lòng bàn tay

d) Tại mỗi điểm khi sóng điện từ truyền qua thì dao động của điện trường và của từ trường luôn cùng pha với nhau.

e) Sóng điện từ cũng gây ra phản xạ, khúc xạ, giao thoa, sóng dừng như sóng ánh sáng và sóng cơ.

f) Sóng điện từ mang năng lượng.

IV. Sóng vô tuyến

1. Sóng vô tuyến là những sóng điênj từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet dùng trong thông tin vô tuyến. (Trong một vài định nghĩa khác, người ta xem sóng vô tuyến là những sóng điện từ có bước sóng từ vài cm thậm chí vài mm đến vài km dùng trong thông tin vô tuyến).

2. Phân loại sóng vô tuyến:

a) Sóng dài có bước sóng vài kilomét.

b) Sóng trung có bước sóng vài trăm mét.

c) Sóng ngắn có bước sóng vài chục mét.

d) Sóng cực ngắn có bước sóng vài mét. Những sóng vô tuyến có bước sóng nhỏ hơn 1 mét (đến vài milimét) cũng là sóng vô tuyến

  • Sóng ngắn bị tầng điện li và mặt đất, mặt biển phản xạ nhiều lần nên có thể truyền đi khắp Trái Đất nếu có công suất phát đủ lớn.
  • Sóng cực ngắn không bị tầng đi li hấp thụ cũng không bị phản xạ nên truyền thẳng ra không gian. Sóng vô tuyến truyền hình, điện thoại di động, sóng dùng trong thông tin vệ tinh là sóng cực ngắn.

Tầng điện li với sóng ngắn và sóng cực ngắn

Video giải thích gọn về đặc điểm, cách tạo ra và ứng dụng của các loại sóng điện từ:

 

 

Bài trước   Lên đầu trang   Bài kế tiếp   Trở về Trang chủ