Điện từ trường, sóng điện từ là gì? Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ

Điện từ trường là gì? Đi cùng với nó là khái niệm sóng điện từ là gì? Đây là câu hỏi thắc mắc và băn khoăn của khá nhiều người. Để hiểu rõ hơn về điện từ trường là gì thì cùng theo dõi bài viết dưới đây để được bật mí nhé!

Điện từ trường

Các giả thuyết của Maxwell

a. Giả thuyết 1

  • Mọi từ trường biến thiên theo thời gian đều sẽ sinh ra điện trường xoáy.
  • Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức sẽ bao quanh các đường cảm ứng từ.

b. Giả thuyết 2

  • Mọi điện trường biến thiên theo thời gian đều sẽ sinh ra một từ trường biến thiên.
  • Từ trường xoáy là từ trường trong đó các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường.

Điện từ trường

  • Phát minh của Maxwell dẫn đến kết luận không thể có điện trường hoặc từ trường tồn tại riêng biệt, chúng hoàn toàn độc lập với nhau. Điện trường biến thiên nào cũng sinh ra từ trường biến thiên và tương tự ngược lại.
  • Điện từ trường là gì? Là điện trường và từ trường là hai mặt thể hiện khác nhau của một loại trường duy nhất.

Sự lan truyền tương tác điện từ

Giả sử tại 1 điểm O trong không gian có 1 điện trường biến thiên E1 không tắt dần. Nó được sinh ra ở các điểm lân cận một từ trường xoáy là B1. Từ trường biến thiên B1 lại gây ra ở các điểm lân cận nó một điện trường biến thiên E2 và cứ thế lan rộng ra dần dần và ngày càng nhiều hơn. Điện từ trường được lan truyền trong không gian ngày càng xa so với điểm O.

Kết luận: Tương tác điện thông qua điện từ trường phải tốn một khoảng thời gian lớn để truyền được từ điểm nọ đến điểm kia.

Sóng điện từ

Sóng điện từ

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

Khi tại điểm O có một điện tích điểm dao động điều hòa với tần số f theo phương thẳng đứng. Từ đó nó tạo ra tại O một điện trường biến thiên sẽ điều hòa với tần số f. Điện trường này phát sinh ra một từ trường biến thiên điều hòa với tần số f.

Như vậy tại O lúc này sẽ hình thành một điện từ trường biến thiên điều hòa. Điện từ trường này lan truyền ở trong không gian dưới dạng sóng và sóng đó được gọi là sóng điện từ.

b. Sóng điện từ

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

Tính chất của sóng điện từ

Sóng điện từ có thể truyền được trong các môi trường vật chất và cả ngay trong chân không. Vận tốc truyền sóng điện từ trong chân không là lớn nhất và bằng vận tốc ánh sáng v = c = 3.108 m/s.

Tính chất chính của sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình truyền sóng, tại một điểm bất kỳ ở trên phương truyền thì vectơ luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng.

Ở trong sóng điện từ, tại một điểm, điện trường và từ trường luôn dao động cùng pha với nhau.

Tính chất của sóng điện từ

Sóng vô tuyến

a. Khái niệm sóng vô tuyến

Sóng vô tuyến là sóng điện từ có bước sóng từ vài mét đến vài kilomet và được dùng phổ biến trong thông tin liên lạc vô tuyến.

b. Công thức tính bước sóng vô tuyến

Trong chân không: λ =vT  với v = 3.108m/s là tốc độ ánh sáng trong chân không.

Trong môi trường vật chất có chiết suất n thì λn = v.T trong đó 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 của các loại sóng vô tuyến

Tầng điện li: Là tầng khí quyển ở độ cao trung bình từ 80 – 800 km, có chứa nhiều hạt mang điện tích là các electron, ion dương và các ion âm.

Sóng dài: Có năng lượng nhỏ nên không thể truyền đi xa được. Do sóng dài ít bị nước hấp thụ nên được dùng trong thông tin liên lạc ở trên mặt đất và trong nước.

Sóng trung: Ban ngày sóng trung không truyền đi xa được do bị tần điện li hấp thụ mạnh. Còn ban đêm có thể truyền đi xa được do bị tần điện li phản xạ mạnh. Sóng trung hiện nay được dùng trong thông tin liên lạc vào ban đêm.

Sóng ngắn: Có năng lượng lớn, mặt đất phản xạ mạnh và bị tần điện li. Vì vậy từ một đài phát trên mặt đất, sóng ngắn có thể truyền tới mọi nơi ở trên mặt đất. Sóng ngắn hiện nay được dùng rộng rãi trong thông tin liên lạc trên mặt đất.

Sóng cực ngắn: Có năng lượng vô cùng lớn và không bị tần điện li phản xạ hay là hấp thụ. Hiện nay sóng cực ngắn được dùng trong thông tin vũ trụ.

Nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ

Các loại mạch dao động

a. Mạch dao động kín

Trong quá trình dao động điện từ diễn ra ở mạch dao động LC thì hầu như điện từ trường không bức xạ ra bên ngoài. Mạch dao động như vậy được gọi là mạch dao động kín.

b. Mạch dao động hở

Nếu tách hai bản cực của tụ điện C ra xa, đồng thời tách các vòng dây của cuộn cảm thì ta sẽ thấy vùng không gian có điện trường biến thiên và từ trường biến thiên được mở rộng. Khi đó mạch dao động như vậy được gọi là mạch dao động hở.

c. Anten

Là một dạng dao động hở và được xem là công cụ bức xạ sóng điện từ.

Nguyên tắc chung của việc thông tin liên lạc bằng sóng vô tuyến

a. Nguyên tắc truyền thông tin

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

  • Phải dùng những sóng vô tuyến có bước sóng ngắn nằm trong vùng các dải sóng vô tuyến. Những sóng vô tuyến dùng để truyền tải các thông tin được gọi là các sóng mang.  Sóng mang là các sóng điện từ cao tần có bước sóng từ vài m đến vài trăm m.
  • Phải biến điệu các sóng mang bằng cách:
    • Dùng micrô để biến dao động âm thành dao động điện được gọi là sóng âm tần.
    • Dùng mạch biến điệu để “trộn” sóng âm tần với sóng mang được gọi là biến điện sóng điện từ.
  • Dùng mạch tách sóng để tách sóng âm tần ra khỏi sóng cao tần ở nơi thu để đưa ra loa.
  • Khi tín hiệu thu được có cường độ nhỏ thì phải phải khuyếch đại chúng bằng các mạch khuyếch đại.

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

c. Sơ đồ khối của máy thu sóng vô tuyến đơn giản

Trên đây là toàn bộ thông tin về điện từ trường, sóng điện từ là gì, nguyên tắc truyền thông bằng sóng điện từ mà thietbikythuat muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng với những thông tin chia sẻ ở bài viết giúp bạn đọc có thêm nhiều thông tin bổ ích!



Bài viết liên quan

Bạn biết gì về sóng điện từ Bật mí chi tiết về cấu tạo và đặc điểm của sóng điện từ

Nhiệm vụ chính của sóng điện từ dùng để kết nối và truyền tải dữ liệu. Hiện tại còn nhiều người có sự nhầm lẫn giữa các khái niệm như sóng điện từ, sóng vô tuyến và sóng radio.. Để có thể hiểu rõ bản chất và chi tiết của các loại sóng này không…

Áp suất chân không là gì vậy Áp suất chân không là gì? Cập nhật ngay 4 điều quan trọng cần biết

Bạn đã từng nghe đến khái niệm áp suất chân không. Tuy nhiên còn cảm thấy đây là thuật ngữ xa lạ. Vậy thực tế áp suất chân không là gì? Các bạn hãy cập nhật ngay bài viết sau đây để hiểu hơn về khía cạnh này nhé. Đặc biệt tìm hiểu thêm về…

Dầu thủy lực là gì? Dầu thủy lực là gì? Cách chọn mua dầu thủy lực hiệu quả nhất

Hiện nay nhu cầu sử dụng dầu thủy lực trong công nghiệp ngày một lớn. Vậy thực tế dầu thủy lực là gì? Sản phẩm này có tác dụng và được phân loại như thế nào? Đặc biệt, cách chọn mua dầu thủy lực hiệu quả nhất hiện nay là gì? Mời quý vị tìm…