Điện từ trường
Lý thuyết về Điện từ trường
1. Điện từ trường
Trong không gian, nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy. Điện trường xoáy có đường sức là đường cong kín.
Trong không gian, nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường. Đường sức của từ trường bao giờ cũng khép kín.
Điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra từ trường, từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra điện trường xoáy. Hai trường biến thiên này liên quan mật thiết với nhau và là hai thành phần của một trường thống nhất, gọi là điện từ trường.
2. Sóng điện từ
- Sóng điện từ là điện từ trường lan truyền trong không gian. Sóng điện từ không thay đổi tần số khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
- Tính chất:
+ Sóng điện từ lan truyền được trong môi trường vật chất và cả chân không. Tốc độ của sóng điện từ trong chân không có giá trị lớn nhất và bằng c với $c=3.10^8m/s$ đúng bằng tốc độ ánh sáng trong chân không. Đây là một cơ sở để khẳng định ánh sáng là sóng điện từ.
+ Sóng điện từ là sóng ngang: Vecto cường độ điện trường $\vec E$ và vecto cảm ứng từ $\vec B$ luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Ba vecto $\vec E$; $\vec B$; $\vec v$ tại 1 điểm tạo thành một tam diện thuận.
+ Trong sóng điện từ thì dao động của điện trường và của từ trường tại một điểm biến thiên cùng tần số và luôn đồng pha với nhau.
+ Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị phản xạ và khúc xạ như ánh sáng.
+ Sóng điện từ mang năng lượng. Nhờ có năng lượng mà khi sóng điện từ truyền đến 1 anten, nó sẽ làm cho các electron tự do trong anten dao động. Khi truyền trong không gian sóng điện từ mang theo năng lượng tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của tần tần số.
3. Thuyết điện từ Mắc-xoen
Mắc-xoen đã xây dựng được một hệ thống bốn phương trình diễn tả mối quan hệ giữa:
+ điện tích, điện trường, dòng điện và từ trường.
+ sự biến thiên của từ trường theo thời gian và điện trường xoáy.
+ sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường.
Đó là các phương trình Mắc-xoen, hạt nhân của một thuyết vật lí lớn: Thuyết điện từ. Thuyết này khẳng định mối quan hệ khăng khít giữa điện tích, điện trường và từ trường.
Bài tập tự luyện có đáp án
Câu 1: Chọn phát biểu đúng. Sóng điện từ
- A
- B
- C
- D
Sóng điện từ là sóng ngang.
Câu 2: Hãy chọn câu đúng?
- A
- B
- C
- D
Khi một điện tích dao động sẽ tạo ra xung quanh nó một điện trường biến thiên tuần hoàn, do đó điện từ trường do một tích điểm dao động sẽ lan truyền trong không gian dưới dạng sóng.
Câu 3: Chỉ ra câu phát biểu sai.
- A
- B
- C
- D
Điên trường và từ trường đều tác dụng được lực lên điện tích chuyển động và điện từ trường (sóng điện từ) tác dụng lực lên điện tích chuyển động và đứng yên.
Câu 4: Một sóng điện từ truyền trong không gian, tại một điểm nào đó trong không gian, các thành phần điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian lần lượt là $ E={{E}_{0}}\cos \left( \omega t+\varphi \right) $ và
- A
- B
- C
- D
Thành phần điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian cùng pha với nhau nên:
$ B={{B}_{0}}\cos \left( \omega t+\varphi \right) $
Câu 5: Phát biểu nào không đúng khi nói về sóng điện từ?
- A
- B
- C
- D
Tại mỗi điểm sóng điện từ truyền qua, điện trường và từ trường luôn dao động cùng pha nhưng phương thì vuông góc với nhau.
Câu 6: Phát biếu nào sau đây không đúng khi nói về sóng điện từ
- A
- B
- C
- D
Tại cùng một điểm và tại một thời điểm điện trường và từ trường luôn dao động cùng pha nhau.