Điện từ trường và sóng điện từ là gì?

Bạn biết thế nào điện từ trường, sóng điện từ là gì?. cũng như thuyết điện từ của Maxwell (Mắc-xoen) đề cập đến vấn đề gì không?. Hai luận điểm của Maxwell sẽ được trình bày cũng như sẽ hiểu ra sao?. Chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

Từ trường biến thiên và từ trường xoáy

– Điện trường có đường sức là một đường cong khép kín nó còn gọi là điện trường xoáy.

– Ở tại một nơi nếu có từ trường biến thiên theo thời gian thì ở tại thời điểm đó xuất hiện điện trường xoáy.

Điện trường biến thiện và từ trường

Từ trường mạch dao động

Xét mạch LC lý tưởng: 

mà 

– Khi mà điện trường biến thiên thì sẽ tạo ra từ trường.

Kết luận

Khi có điện trường biến thiên theo thời gian trong môi trường đó sẽ xuất hiện từ trường. Đường sức từ trường bao giờ cũng hoạt động khép kín.

Các giả thuyết của Măcxoen

Giả thuyết 1:

– Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra một điện trường xoáy.

– Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức bao quanh các đường cảm ứng từ.

Giả thuyết 2:

– Mọi điện trường biến  thiên theo thời gian đều sinh ra một từ trường biến thiên.

– Từ trường xoáy là từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường.

Điện từ trường

Khi một điện trường biến thiên theo thời gian sẽ sinh ra?

* Phát minh của Măcxoen đã dẫn đến kết luận rằng không thể có điện trường hoặc từ trường có thể tồn tại riêng biệt trong môi trường, độc lập với nhau.

Điện trường biến thiên khi hoạt động nào cũng sinh ra từ trường biến thiên và điều này ngược lại. Khi từ trường biến thiên nào cũng có thể sinh ra điện trường biến thiên.

* Điện trường và từ trường được cho là hai mặt thể hiện khác nhau thể hiện trên loại trường duy nhất gọi là điện từ trường.

Sự lan truyền tương tác điện từ

Điện từ trường xuất hiện trong vùng không gian nào dưới đây:

Giả sử tại một điểm O trong không gian có điện trường biến thiên E1 nó không tắt dần. Và nó sinh ra ở các điểm lân cận một từ trường xoáy là B1; từ trường biến thiên B1 này lại gây ra ở các điểm lân cận. Và từ trường biến thiên này là E2 và cứ thế mà lan rộng dần ra, nó lan truyền ra không gian ngày càng xa không gian của điểm O.

Kết  luận:

Do đó, việc tương tác điện từ thực hiện thông qua điện từ trường phải nói là nó tiêu tốn một khoảng thời gian để có thể truyền được từ điểm này đến điểm kia.

Sóng điện từ

Về sóng điện từ là quá trình lan truyền của điện từ trường biến thiên.

a) Sự hình thành sóng điện từ khi một điện tích điểm có dao động điều hòa

Tại điểm O có một điện tích điểm dao động điều hòa theo tần số f và có phương thẳng đứng. Nó tạo ra tại O một điện trường biến thiên điều hòa với tần số f. Công điện trường này phát sinh một từ trường biến thiên điều hòa với tần số f. Vậy tại O hình thành một điện từ trường biến thiên điều hòa. Điện từ trường này sẽ lan truyền trong không gian ở dưới dạng sóng. Sóng đó được gọi là sóng điện từ.

b) Sóng điện từ

Sóng điện từ là một quá trình truyền đi trong không gian của một điện từ trường biến thiên tuần hoàn trong một không gian theo thời gian nhất định.

Tính chất đặc điểm của sóng điện từ

Tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì ở nơi đó xuất hiện?

Với sóng điện từ truyền sẽ được truyền trong các môi trường vật chất như trong cả môi trường chân không. Vận tốc truyền sóng điện từ trong chân không lớn nhất, và bằng vận tốc ánh sáng v = c = 3.108 m/s.

Sóng điện từ là một dạng sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng này tại một điểm bất kỳ trên phương truyền vectỏ, loại vector luôn vuông góc với nhau và chúng vuông góc với phương truyền sóng. Trong sóng điện từ, điện trường, từ trường ở một thời điểm luôn dao động cùng pha với nhau.

Sóng vô tuyến

a) Khái niệm sóng vô tuyến

Sóng điện từ có bước sóng có thể là từ vài mét đến vài kilomet được dùng cững như ứng dụng trong thông tin liên lạc vô tuyến gọi là sóng vô tuyến.

b) Công thức tính bước sóng vô tuyến

Ở trong điều khiện chân không: λ =  với v = 3.10⁸ m/s nó là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Trong điều khiện môi trường vật chất có chiết suất n thì λ_n = v.T = ; n = ,  với  v là tốc độ ánh sáng truyền trong môi trường có chiết suất n.

Phân loại và đặc điểm của sóng vô tuyến

a. Phân loại sóng vô tuyến

b. Đặc điểm các loại sóng vô tuyến

Tầng điện li:

Là tầng khí quyển được đo ở độ cao từ 80 – 800 km nơi chứa nhiều hạt mang điện tích là các hạt electron, ion dương và ion âm.

Sóng dài:

Với năng lượng nhỏ nên chúng không truyền đi xa được. Cũng như ít bị nước hấp thụ nên ứng dụng trong thông tin liên lạc trên mặt đất và trong nước khá nhiều.

Sóng trung:

Với loại sóng này thì ban ngày sóng trung bị tần điện li hấp thụ mạnh nên chúng không truyền đi xa được. Còn về đêm bị tần điện li phản xạ mạnh nên chúng có truyền đi xa được. được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.

Sóng ngắn:

Dạng năng lượng lớn, có thể bị tần điện li cùng mặt đất phản xạ mạnh. Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất thì sóng ngắn chúng có thể truyền tới khắp mọi nơi trên mặt đất.

Sóng cực ngắn:

Được tìm thấy có năng lượng rất lớn chúng không bị tần điện li phản xạ hay hấp thụ. Do đó được dùng trong thông tin vũ trụ.

Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện tử

Các loại mạch dao động

a. Mạch dao động kín

Với quá trình dao động điện từ diễn ra ở nơi mạch dao động LC, điện từ trường hoạt động hầu như không bức xạ ra bên ngoài. Do đó mạch dao động như vậy chúng gọi là mạch dao động kín.

b. Mạch dao động hở

Việc tách xa hai bản cực của tụ điện C, cũng đồng thời tách các vòng dây của cuộn cảm hoạt động. Thì vùng không gian có điện trường biến thiên, từ trường biến thiên sẽ được mở rộng. Lúc này mạch được gọi là mạch dao động hở.

c. Anten

Một dạng dao động hở nó là dạng công cụ của bức xạ sóng điện từ.

Nguyên tắc liên lạc bằng sóng vô tuyến

1. Nguyên tắc truyền thông tin

Có 4 nguyên tắc trong việc truyền thông tin bằng sóng vô tuyến.

Phải dùng các sóng vô tuyến để có bước sóng ngắn nằm trong vùng của các dải sóng vô tuyến nhận được. Những sóng vô tuyến mục đích dùng để tải các thông tin chúng gọi là các sóng mang. Đó là các sóng điện từ cao tần có thể đạt bước sóng từ vài m đến vài trăm m.

Phải biến điệu các sóng mang

– Sử dụng micrô để biến dao động âm và từ đó nó thành dao động điện: sóng âm tần.

– Có thử sử dụng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần cùng sóng mang: biến điện sóng điện từ.

Ở nơi thu, dùng mạch tách sóng để có thể tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần để đưa ra loa.

Khi tín hiệu thu được sẽ có cường độ nhỏ, do đó cần phải khuyếch đại chúng bằng các mạch khuyếch đại hiện nay.

2. Sơ đồ khối của máy phát sóng vô tuyến đơn giản

Sơ đồ khối máy phát sóng vô tuyến đơn giản

Với những kiến thức cần có ở trên đây phukiendienmattroi.net hy vòng giúp mọi người. Cũng như các em học phổ thông có thể biết thêm các loại sóng và điện từ trường. Nếu như gia đình có như cầu tìm mua các thiết bị điện năng lượng mặt trời thì có thể liên hệ cho chúng tôi để được tư vấn!

Nội dung liên quan:

Cảm biến tiệm cận là gì? nguyên lý và ứng dụng
Công tắc hành trình là gì? Cấu tạo các loại công tắc