Điện từ trường là gì?
Các giả thuyết của Macxoen
Giả thuyết thứ 1:
- Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sẽ sinh ra một điện trường xoáy.
- Tìm hiểu đến đây thì chắc hẳn các bạn sẽ thắc mắc điện trường xoáy là gì đúng không? Điện trường xoáy là điện trường có những đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ.
Giả thuyết thứ 2:
- Điện trường biến thiên theo thời gian đều sẽ sinh ra/làm xuất hiện từ trường biến thiên.
- Từ trường xoáy là từ trường có các đường cảm ứng từ bao xung quanh các đường sức điện của điện trường.
Điện từ trường
- Từ phát hiện của Macxoen một kết luận được đưa ra là: Không có điện trường hay từ trường tồn tại độc lập, riêng biệt với nhau. Bất kỳ từ trường biến thiên nào đều sẽ sinh ra điện trường biến thiên. Ngược lại, bất cứ điện trường biến thiên nào cũng sẽ làm xuất hiện từ trường biến thiên.
- Điện trường và từ trường là 2 mặt biểu hiện khác nhau của một loại trường duy nhất. Nó được gọi là điện từ trường.
- Nói cách khác, điện từ trường là một vùng không gian mà tại đó có từ trường biến thiên và điện trường biến thiên. Hai trường này có mối liên quan mật thiết với nhau, tạo thành trường thống nhất là điện từ trường.
Sự lan truyền tương tác điện từ
Giả sử: Trong không gian có một điểm O mà tại đó có điện trường biến thiên E1 không tắt dần. Điện trường biến thiên này sẽ làm các điểm lân cận sinh ra một từ trường xoáy B1. Đồng thời, từ trường biến thiên B1 sẽ gây ra một điện trường biến thiên E2 ở các điểm lân cận nó. Điện từ trường cứ thế lan truyền rộng ra trong không gian và khoảng cách ngày càng xa điểm O.
Kết luận:
Các tương tác điện từ thực hiện thông qua điện từ trường cần phải mất một khoảng thời gian để truyền được từ điểm này đến điểm kia.
Sóng điện từ
Sự hình thành sóng điện từ khi một điện tích điểm dao động điều hòa
Xét điểm O có một điện tích điểm dao động điều hòa theo tần số f có phương thẳng đứng. Nó sinh ra một điện trường biến thiên điều hòa với tần số f tại điểm O. Điện trường biến thiên này sinh ra một từ trường biến thiên và cũng điều hòa với tần số f.
Chính vì vậy, tại điểm O đã hình thành một điện từ trường biến thiên điều hòa. Điện từ trường này được lan truyền trong không gian dưới dạng sóng và được gọi là sóng điện từ.
Sóng điện từ là gì?
Sóng điện từ được hiểu là quá trình điện từ trường biến thiên tuần hoàn lan truyền trong không gian theo thời gian. Nói một cách ngắn gọn hơn thì sóng điện từ là sóng lan truyền điện từ trường.
Tính chất của sóng điện từ
- Sóng điện từ có thể truyền được trong các môi trường vật chất và chân không. Vận tốc sóng điện từ truyền trong chân không lớn nhất và bằng với vận tốc của ánh sáng v = c = 3.10^8 m/s. Tốc độ truyền sóng điện từ trong điện môi sẽ phụ thuộc vào hằng số điện môi của môi trường đang tìm hiểu và nhỏ hơn 3.10^8 m/s.
- Sóng điện từ là sóng ngang: Trong quá trình truyền, tại một điểm bất kỳ trên phương truyền, vectơ cảm ứng từ và vectơ cường độ điện trường luôn vuông góc với nhau và cùng vuông góc với phương truyền sóng.
- Điện trường và từ trường tại một điểm có sóng điện từ truyền qua thì luôn dao động cùng pha với nhau.
- Tương tự như sóng cơ và sóng ánh sáng, sóng điện từ cũng gây ra hiện tượng khúc xạ, phản xạ, giao thoa và sóng dừng.
- Sóng điện từ mang năng lượng.
Sóng vô tuyến
Sóng vô tuyến là gì?
Sóng vô tuyến là sóng điện từ có bước sóng từ vài mét cho tới vài kilomet sử dụng trong thông tin liên lạc vô tuyến.
Phân loại sóng vô tuyến
- Sóng dài có bước sóng từ 1 – 10km với tần số từ 0,1 – 1 MHz.
- Sóng trung có bước sóng từ 100 – 1000m (1km) và có tần số là 1 – 10 MHz.
- Sóng ngắn có bước sóng 10 – 100m với tần số nằm trong khoảng 10 – 100 MHz.
- Sóng cực ngắn có bước sóng 1 – 10m và tần số từ 100 – 1000 MHz. Ngoài ra, sóng có bước sóng nhỏ hơn 1 mét cũng là sóng vô tuyến.
Đặc điểm của các loại sóng vô tuyến
- Tầng điện li: Là tầng khí quyển có độ cao từ 80 – 800 km. Tại đây chứa nhiều hạt mang điện tích là các ion âm, ion dương và electron.
- Sóng dài: Là sóng có năng lượng nhỏ nên không thể truyền đi xa được. Nó ít bị hấp thụ bởi nước nên thường được sử dụng trong thông tin liên lạc trong nước và trên mặt đất.
- Sóng trung: Là sóng bị tầng điện li hấp thụ mạnh vào ban ngày nên không thể truyền đi với khoảng cách xa được. Ban đêm, nó bị tầng điện li phản xạ mạnh nên mới có thể truyền đi xa. Chính vì thế, sóng trung được ứng dụng trong thông tin liên lạc ban đêm.
- Sóng ngắn: Là sóng sở hữu năng lượng lớn. Đồng thời, nó bị tầng điện li mặt biển và mặt đất phản xạ mạnh. Nó có khả năng truyền đi khắp Trái Đất nếu được phát với công suất đủ lớn. Vì vậy, từ một đài phát trên mặt đất, sóng ngắn có khả năng truyền đến mọi vị trí khác trên mặt đất. Nhờ đó, sóng ngắn được sử dụng phổ biến trong thông tin liên lạc trên mặt đất.
- Sóng cực ngắn: Có năng lượng cực lớn, không bị tần điện li hấp thụ hay phản xạ. Cho nên, sóng cực ngắn được truyền thẳng ra không gian. Loại sóng này được ứng dụng trong thông tin vũ trụ. Một số loại sóng cực ngắn là: Sóng vô tuyến truyền hình, sóng dùng trong thông tin vệ tinh, sóng điện thoại di động,…
Qua bài viết, chúng tôi đã giới thiệu đến các bạn đọc những kiến thức liên quan đến điện từ trường là gì? Mong rằng, những thông tin này sẽ mang lại những kiến thức cần thiết và hữu ích cho các bạn đọc. Cảm ơn các bạn đã đọc tin!
Xem thêm:
- Điện áp là gì? Những khái niệm cơ bản của vật lý điện học
- Dòng điện trong chất khí: Bản chất và ứng dụng trong thực tế
- Cường độ điện trường là gì? Các công thức tính cường độ điện trường
- Cảm ứng điện từ: Định luật len-xơ về chiều dòng điện cảm ứng
- Điện tích là gì? Những tính chất cơ bản của điện tích
