Điện Từ Trường. Mô Hình Sóng Điện Từ
Điện trường xoáy, điện từ trường ($\vec{E} \perp \vec{B}$), sóng điện từ và công thức $\lambda = \dfrac{c}{f}$, thang sóng điện từ và ứng dụng
▸ Từ trường biến thiên → điện trường xoáy
Khi từ thông qua một mạch kín biến thiên thì xuất hiện dòng điện cảm ứng → chứng tỏ trong không gian đã xuất hiện một điện trường có đường sức là các đường cong kín, gọi là điện trường xoáy.
▸ Điện từ trường
Điện từ trường là một trường thống nhất gồm hai thành phần: điện trường biến thiên và từ trường biến thiên, cùng tồn tại trong không gian và chuyển hóa lẫn nhau.
Điện từ trường xuất hiện xung quanh: chỗ có tia lửa điện, anten phát sóng, các thiết bị có dòng điện biến thiên.
Một điện trường biến thiên sinh ra từ trường biến thiên ở vùng lân cận; từ trường biến thiên đó lại sinh ra điện trường biến thiên ở vùng xa hơn… Cứ thế, điện từ trường lan truyền trong không gian.
| Đặc điểm | Nội dung |
|---|---|
| Bản chất | Lan truyền điện từ trường trong không gian |
| Môi trường | Truyền được trong mọi môi trường, kể cả chân không |
| Tốc độ (chân không) | $c = 3 \times 10^8$ m/s (tốc độ ánh sáng) |
| Loại sóng | Sóng ngang |
| Phương dao động | $\vec{E} \perp \vec{B}$ và cả hai $\perp$ phương truyền |
| Pha | $\vec{E}$ và $\vec{B}$ biến thiên điều hòa cùng pha |
▸ Tính chất
Sóng điện từ tuân theo các quy luật như sóng cơ: truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ.
▸ Bước sóng trong chân không
với $\lambda$: bước sóng (m); $c = 3 \times 10^8$ m/s; $T$: chu kì (s); $f$: tần số (Hz). Suy ra $f = \dfrac{c}{\lambda}$ và $T = \dfrac{\lambda}{c}$.
▸ Trong môi trường chiết suất n
Tần số $f$ không đổi khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác.
▸ Liên hệ giữa E và B
Trong sóng điện từ, ba vectơ $\vec{E}$, $\vec{B}$, $\vec{v}$ vuông góc với nhau từng đôi một và tuân theo quy tắc bàn tay phải:
Cách nhớ: thứ tự $\vec{E} \to \vec{B} \to \vec{v}$ giống thứ tự $Ox \to Oy \to Oz$ của hệ trục thuận ("Em – Bé – Vui").
Sóng điện từ có dải bước sóng (tần số) rất rộng. Sắp xếp theo bước sóng giảm dần (tần số tăng dần):
| Loại | Bước sóng | Ứng dụng chính |
|---|---|---|
| Sóng vô tuyến | $> 1$ mm | Phát thanh, truyền hình, WiFi, di động |
| Tia hồng ngoại | $760$ nm – $1$ mm | Điều khiển từ xa, sưởi ấm |
| Ánh sáng nhìn thấy | $380$ – $760$ nm | Chiếu sáng, quang học |
| Tia tử ngoại | $10$ – $380$ nm | Khử trùng, chống giả |
| Tia X (Rơn-ghen) | $0{,}01$ – $10$ nm | Chụp X-quang, kiểm tra hành lí |
| Tia gamma ($\gamma$) | $< 0{,}01$ nm | Điều trị ung thư, tiệt trùng |
▸ Truyền thông không dây
| Ứng dụng | Loại sóng |
|---|---|
| Phát thanh, truyền hình | Sóng vô tuyến (AM, FM, VHF, UHF) |
| Điện thoại di động, WiFi | Sóng cực ngắn / vi ba |
| Radar, GPS | Sóng vi ba |
▸ Y học & đời sống
| Ứng dụng | Loại sóng |
|---|---|
| Chụp X-quang | Tia X |
| Điều trị ung thư | Tia gamma |
| Điều khiển TV từ xa | Tia hồng ngoại |
| Lò vi sóng | Sóng vi ba |
| Đèn diệt khuẩn | Tia tử ngoại |
▸ Công thức cần nhớ
| Công thức | Ý nghĩa |
|---|---|
| $\lambda = cT = \dfrac{c}{f}$ | Bước sóng trong chân không |
| $f = \dfrac{c}{\lambda}$; $T = \dfrac{\lambda}{c}$ | Tần số, chu kì |
| $v = \dfrac{c}{n}$; $\lambda' = \dfrac{\lambda}{n}$ | Trong môi trường chiết suất $n$ |
| $E = cB$ | Liên hệ giữa $E$ và $B$ |
▸ Lỗi sai thường gặp
| ❌ Sai | ✅ Đúng |
|---|---|
| Sóng điện từ là sóng dọc | Sóng điện từ là sóng ngang |
| $\vec{E}$ và $\vec{B}$ vuông pha | $\vec{E}$ và $\vec{B}$ đồng pha |
| Sóng điện từ không truyền trong chân không | Truyền được trong chân không |
| $\vec{E}$ song song $\vec{B}$ | $\vec{E} \perp \vec{B}$ |
| Điện trường xoáy có đường sức thẳng | Đường sức là đường cong kín |
Sơ đồ tư duy, bảng công thức, thang sóng điện từ, các mẹo ghi nhớ và lỗi sai thường gặp.
Đã nắm vững lý thuyết, các em chuyển sang tab Bài Tập để luyện 24 câu bám sát SGK nhé!
Cùng luyện Bài 19 – Điện từ trường & Sóng điện từ!
24 câu: 19 trắc nghiệm · 2 đúng/sai · 3 tự luận
Tuyệt vời!
Thầy Phạm Trần Quốc Anh
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn