Điện từ trường - Sóng điện từ

Sóng điện từ là sóng ngang và truyền được trong chân không.

Tại một điểm có sóng điện từ truyền qua, điện trường và từ trường biến thiên cùng tần số, cùng pha.

\( \Rightarrow \) Phát biểu sai là: Tại một điểm có sóng điện từ truyền qua, điện trường và từ trường biến thiên cùng tần số nhưng ngược pha.

Do cảm ứng từ B và cường độ điện trường E tại một điểm trong không gian biến thiên tuần hoàn theo không gian và luôn đồng pha nên ta có:

\(\left\{ \begin{array}{l}E = {E_0}.cos\left( {\omega  + \varphi } \right)\\B = {B_0}.cos\left( {\omega  + \varphi } \right)\end{array} \right.\)

\( \Rightarrow \dfrac{E}{B} = \dfrac{{{E_0}}}{{{B_0}}} \Rightarrow E = \dfrac{{{E_0}}}{{{B_0}}}.B\,\,\,\left( * \right)\)

\(\left( * \right)\) có dạng \(y = a.x + b\) \( \Rightarrow \) Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa cảm ứng từ B và cường độ điện trường E tại một điểm trong không gian có sóng truyền qua là 1 đường thẳng.

Sóng phát ra từ loa phóng thanh không phải sóng điện từ mà là sóng âm.

Ta có: Véctơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) và véctơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. 3 véctơ \(\overrightarrow E \), \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow v \) tại mọi điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

A – sai vì: Sóng điện từ bị phản xạ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường.

B – đúng

C - sai vì: Véctơ cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) và véctơ cảm ứng từ \(\overrightarrow B \) luôn luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. 3 véctơ \(\overrightarrow E \), \(\overrightarrow B \) và \(\overrightarrow v \) tại mọi điểm tạo với nhau thành một tam diện thuận.

D – sai vì: Trong chân không, sóng điện từ lan truyền với tốc độ ánh sáng \(c{\rm{ }} = {\rm{ }}{3.10^8}m/s\).

Sóng cực ngắn dùng trong thông tin vũ trụ vì:

+ Có năng lượng rất lớn

+ Không bị tâng điện li hấp thụ hay phản xạ

+ Xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ

Sóng trung dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm vì:

+ Ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được

+ Ban đêm bị tầng điện li phản xạ nên truyền đi xa được

Sóng ngắn dùng trong thông tin liên lạc trên mặt đất vì:

+ Có năng lượng lớn

+ Bị phản xạ nhiêu lần giữa tầng điện li và mặt đất

A – sai vì: Sóng ngắn bị hấp thu một ít ở tầng điện li

B - sai vì:

+ Sóng dài bị các vật trên mặt đất hấp thụ mạnh nhưng nước lại hấp thụ ít

+ Sóng trung ban ngày bị tầng điện li  hấp thụ mạnh, ban đêm bị tầng điện li phản xạ

C – sai vì: Sóng ngắn bị phản xạ mạnh ở tầng điện li

D - đúng

A – sai vì: Sóng dài có năng lượng thấp

B, C, D - đúng

A - sai vì: Sóng cực ngắn là sóng điện từ => Có thể truyền được trong chân không

B – sai vì: Sóng ngắn có tần số lớn hơn tần số sóng dài cực đại.

C – đúng

D – sai vì: Sóng trung ban ngày bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền đi xa được

Ta có:

+ Sóng trung có bước sóng ngắn hơn sóng dài

+ Bước sóng: \(\lambda  = 2\pi c\sqrt {LC} \) tỉ lệ thuận với \(\sqrt C ,\sqrt L \)

=> Mạch đang thu được sóng trung, để mạch có thể thu được sóng dài thì ta cần mắc thêm vào mạch một tụ điện có điện dung hoặc cuộn cảm có độ tự cảm thích hợp sao cho bước sóng của mạch tăng

A- Khi mắc nối tiếp thêm tụ điện : \(\dfrac{1}{{{C_{nt}}}} = \dfrac{1}{{{C_1}}} + \dfrac{1}{{{C_2}}} \to {C_{nt}} < {C_1} \to \lambda  \downarrow \) không thỏa mãn

B- Bước sóng không phụ thuộc vào điện trở => không thỏa mãn

C- Khi mắc nối tiếp thêm cuộn cảm: \({L_{nt}} = {L_1} + {L_2} > {L_1} \to \lambda  \uparrow \) thỏa mãn

D- Khi mắc song song thêm cuộn cảm: \(\dfrac{1}{{{L_{//}}}} = \dfrac{1}{{{L_1}}} + \dfrac{1}{{{L_2}}} \to {L_{//}} < {L_1} \to \lambda  \downarrow \) không thỏa mãn

Các phân tử không khí trong khí quyển hấp thụ rất mạnh các sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn nên các sóng này không thể truyền đi xa.

Các sóng ngắn vô tuyến phản xạ rất tốt trên tầng điện li cũng như trên mặt đất và mặt nước biển nên chúng có thể truyền đi xa.

Sóng cực ngắn truyền xa theo đường thẳng, xuyên qua tầng điện li

-> liên lạc vệ tinh và truyền hình

Ta suy ra, sóng vô tuyến được dùng trong ứng dụng trên là sóng cực ngắn.

Phát biểu đúng là: Tại mỗi điểm trên phương truyền của sóng thì dao động của cường độ điện trường \(\overrightarrow E \) đồng pha với dao động của cảm ứng từ \(\overrightarrow B \).

Ta có: Tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy

Điện trường xoáy là điện trường có các đường sức là đường cong kín

Tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường xoáy.

Đường sức của từ trường luôn khép kín.

Ta có điện trường biến thiên sinh ra từ trường xoáy và ngược lại từ trường biến thiên sẽ sinh ra điện trường xoáy

Ta có : Điện từ trường là một trường thống nhất gồm hai thành phần : điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.

Từ các phương án, ta nhận thấy:

A – điện trường không đổi

B – từ trường không đổi

C – từ trường không đổi

D – Tia lửa điện là một dòng điện biến thiên => có từ trường biến thiên => sinh ra điện trường biến thiên

=> Xuất hiện điện từ trường