Lý thuyết và bài tập vật lý 12 Điện từ trường

ĐIỆN TỪ TRƯỜNG

Từ trường biến thiên, điện trường xoáy

Khi một từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra một điện trường xoáy trong không gian xung quanh nó. Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức là những đường cong khép kín, bao quanh các đường cảm ứng từ của từ trường. Nó khác hẳn với điện trường tĩnh ở chổ, điện trường tĩnh do điện tích đứng yên gây ra, và các đường sức của điện trường tĩnh là những đường cong hở, nó xuất phát từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm, hoặc từ điện tích dương ra xa vô cực, hoặc từ vô cực kết thúc ở điện tích âm.

=> Sự khác nhau giữa điện trường xoáy và điện trường tĩnh

Điện trường xoáy có đường sức khép kín, điện trường tĩnh có đường sức không khép kín.

Điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, không gian. Điện trường tĩnh không biến đổi theo thời gian, chỉ biến đổi theo không gian.

Điện trường xoáy do từ trường biến thiên sinh ra, điện trường tĩnh do điện tích đứng yên sinh ra.

2. Điện trường biến thiên, từ trường xoáy: Khi một điện trường biến thiên theo thời gian, nó làm xuất hiện một từ trường xoáy. Từ trường xoáy là từ trường mà các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện trường.

3. Khái niệm về dòng điện dịch: dòng điện dịch là một khái niệm dùng để chỉ sự biến thiên của điện trường, nó tương đương như một dòng điện là đều sinh ra từ trường.

- Dòng điện trong mạch dao động được coi là dòng điện khép kín gồm dòng điện dẫn chạy trong dây dẫn và dòng điện dịch chạy qua tụ điện.

4. Điện từ trường:

Điện trường và từ trường có thể chuyển hóa lẫn nhau, liên hệ với nhau rất chặt chẻ, chúng là hai mặt thể hiện khác nhau của một trường duy nhất gọi là điện từ trường..

Điện từ trường là một dạng vật chất tồn tại khách quan, nó bao gồm điện trường biến thiên và từ trường biến thiên. Và cứ mỗi điện trường biến thiên theo thời gian làm phát sinh từ trường biến thiên, và đến lượt từ trường biến thiên làm phát sinh điện trường xoáy.

Điện từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ với một vận tốc hữu hạn bằng vận tốc ánh sáng.

Từ trường không tác dụng lên điện tích đứng yên.

SÓNG ĐIỆN TỪ

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

2. Đặc điểm của sóng điện từ

Sóng điện từ cũng có những tính chất giống như sóng cơ học. Chúng phản xạ được trên các mặt kim loại. Chúng giao thoa được với nhau.

Sóng điện từ có điện trường và từ trường dao động cùng pha cùng tần số.

Sóng điện từ truyền được trong môi trường vật chất và cả trong chân không. Vận tốc lan truyền của sóng điện từ trong chân không bằng vận tốc ánh sáng: v = c = 3.108 m/s.

Trong chân không (hay trong không khí) tần số f và bước sóng l của sóng điện từ liên hệ với nhau bởi biểu thức

Khi truyền qua các môi trường khác nhau vận tốc của sóng điện từ thay đổi nên bước sóng điện từ thay đổi còn tần số của sóng điện từ thì không đổi.

Sóng điện từ là sóng ngang. Các vector cường độ điện trường , vecto cảm ứng từ , phương truyền sóng vuông góc với nhau từng đôi một,và các vector này lập nên một tam diện thuận. và đều biến thiên tuần hoàn theo không gian và thời gian, và luôn đồng pha tại mọi điểm trên phương truyền sóng.

3. Các tính chất của sóng điện từ

Sóng điện từ mang năng lượng, năng lượng của sóng điện từ tỉ lệ với luỹ thừa bậc bốn của tần số ( W  f4), như vậy tần số của sóng điện từ càng cao thì năng lượng sóng càng lớn.

Sóng điện từ có đầy đủ các tính chất của sóng cơ học như: Tuân theo các quy luật truyền thẳng, phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ

4. Phân loại và đặc tính của sóng điện từ:

Loại sóngTần sốBước sóngĐặc tínhSóng dàiNăng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ nên được dùng để thông tin dưới nước. Sóng dài ít dùng để thông tin trên mặt đất vì năng lượng nhỏ, không truyền đi xa được.Sóng trungCác sóng trung truyền được theo bề mặt Trái Đất. Ban ngày chúng bị tầng điện li hấp thụ mạnh nên không truyền được xa. Ban đêm, tầng điện li phản xạ sóng trung nên chúng truyền được đi xa. Các đài thu sóng trung ban đêm nghe rất rỏ còn ban ngày thì nghe không tốt.

Sóng ngắnCác sóng ngắn có năng lượng lớn hơn sóng trung, chúng được tầng điện li và mặt đất phản xạ đi phản xạ lại nhiều lần. Một đài phát sóng ngắn công suất lớn có thể truyền sóng đi mọi nơi trên Trái Đất.Sóng cực ngắnCác sóng cực ngắn có năng lượng lớn nhất, không bị tầng điện li hấp thụ và phản xạ, có khả năng truyền đi rất xa theo đường thẳng và được dùng trong thông tin vũ trụ.Vô tuyến truyền hình dùng sóng cực ngắn không truyền được đi xa trên mặt đất, muốn truyền hình đi xa, người ta phải làm các đài tiếp sóng trung gian hoặc dùng vệ tinh nhân tạo để thu sóng của đài phát rồi phát trở về Trái Đất5. Mạch chọn sóng:

Bước sóng điện từ mà mạch cần chọn:

* *

* Cách tính L và C cũng tương tự.

Một số đặc tính riêng của mạch dao động:

* Ghép hai tụ C1, C2* Ghép L1, L2Song songNối tiếpSong songNối tiếpL = L1 + L2

B1: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về điện từ trường?

A. Điện trường xoáy là điện trường có đường sức từ là những đường cong kín.

B. Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra 1 điện trường xoáy.

C. Điện trường xoáy là điện trường có đường sức là những đường cong không kín.

D. Khi 1 điện trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra 1 từ trường xoáy.

B2: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ?

A. Sóng điện từ không truyền được trong chân không. B. Sóng điện từ truyền được trong chân không.

C. Sóng điện từ mang năng lượng. D. Sóng điện từ là sóng ngang.

B3: Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Sóng điện từ bị phản xạ khi gặp mặt phân cách giữa 2 môi trường.

B. Sóng điện từ chỉ truyền được trong môi trường vật chất đàn hồi.

C. Sóng điện từ là sóng ngang.

D. Sóng điện từ lan truyền trong chân không với vận tốc c=3.108 m/s

B4: Khi nói về điện từ trường, phát biểu nào sau đây là sai?

A. Đường sức điện trường của điện trường xoáy giống như đường sức điện trường do 1 điện tích không đổi, đứng yên gây ra.

B. Đường cảm ứng từ của từ trường xoáy là các đường cong kín bao quanh các đường sức điện trường.

C. 1 từ trường biến thiên theo thời gian sinh ra 1 điện trường xoáy (biến thiên theo thời gian).

D. 1 điện trường biến thiên theo thời gian sinh ra từ trường xoáy (biến thiên theo thời gian).

B5: Sóng điện từ:

A. không mang năng lượng B. là sóng dọc C.là sóng ngang D.không truyền được trong chân không

B6: Chọn câu trả lời sai khi nói về đặc điểm của các sóng trong thang sóng điện từ:

A. Đều không mang điện tích, không bị lệch hướng trong điện trường và từ trường.

B. Có đầy đủ tính chất như sóng cơ học.

C. Đều truyên được trong chân không.

D. Theo chiều giảm dần của bước sóng thì tính chất sóng càng rõ rệt.

B7: Điều nào sau đây là sai khi nói về sóng vô tuyến?

A. Sóng cực ngắn sử dụng trong lĩnh vực vô tuyến truyền hình. B. Sóng dài dùng để liên lạc dưới nước.

C.Sóng ngắn có tần số trong khoảng 3-30MHz. D.Sóng trung có tần số trong khoảng 3-300kHz.

B8: Chọn phát biểu sai khi nói về sóng điện từ.

A. Sóng điện từ là sóng ngang.

B.Điện tích dao động sẽ tạo ra sóng điện từ.

C.Vận tốc sóng điện từ trong chân không nhỏ hơn vận tốc ánh sáng trong chân không.

D.Sóng điện từ mang năng lượng tỉ lệ với lũy thừa 4 của tần số.

B9: Phát biểu nào sai khi nói về sóng điện từ?

A.Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian với cùng chu kỳ.

B.Trong sóng điện từ, điện trường và từ trường luôn dao động lệch pha nhau π2

C.Sóng điện từ dùng trong thông tin vô tuyến gọi là sóng vô tuyến.

D.Sóng điện từ là sự lan truyền trong không gian của điện từ trường biến thiên theo thời gian.

B10: Đối với sự lan truyền điện từ thì:

A. E và B luôn vuông góc với phương truyền sóng.

B.E và B luôn cùng phương với phương truyền sóng.

C .B luôn cùng phương với phương truyền sóng, còn E vuông góc với B

D. E luôn cùng phương với phương truyền sóng, còn B vuông góc với E

B11: Tìm phát biểu sai khi nói về điện từ trường.

A.Điện trường và từ trường biến thiên cùng tần số B.Điện trường và từ trường là các môi trường vật chất

C.Điện trường và từ trường là các môi trường độc lập với nhau D.Cả A, B, C.

B12: Sóng điện từ có bán chất là:

A.Sự biến thiên của điện trường và từ trường trong môi trường vật chất

B.Sự lan truyền điện trường và từ trường trong không gian.

C.Sự biến thiên của điện trường và từ trường

D.Cả A, B, C

B13: Những cách nào sau đây có thể phát ra sóng điện từ:

A. Cho 1 điện tích dao động B.Cho điện tích chuyển động thẳng đều

C. Cho điện tích đứng yên D.Cho dòng điện không đổi

B14: Sóng dài truyền trong môi trường nào tốt nhất?

A.Không khí B. rắn C. Nước D. Như nhau với mọi môi trường

B15: Sóng điện từ có tính chất nào sau đây?

A.phản xạ B. khúc xạ C. Giao thoa D. Cả A, B, C

B16: Sóng điện từ truyền thẳng trong môi trường nào?

A. nước B. khí C. lỏng D. môi trường đồng tính, đẳng hướng

B17: Sóng điện từ có tần số f = 300MHz là:A. Sóng dài B. sóng trung C.sóng ngắn D. sóng cực ngắn

B18: Sóng điện từ là:

A.sóng lan truyền trong các môi trường đàn hồi

B. sóng có điện trường và từ trường dao động cùng pha cùng tần số,

C.sóng có 2 thành phần điện trường và từ trường dao động cùng phương.

D. sóng có năng lượng tỉ lệ với bình phương của tần số.

B19: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ

A.Sóng điện từ là sóng ngang

B.Khi sóng điện từ lan truyền, vecto cường độ điện trường luôn vuông góc với vecto cảm ứng từ

C.Khi sóng điện từ lan truyền, vecto cường độ điện trường luôn cùng phương với vecto cảm ứng từ

D. Sóng điện từ lan truyền được trong chân không.

B20: Sóng điện từ có khả năng phản xạ ở tầng điện li là:

A.sóng dài và sóng trung B.sóng trung và sóng ngắn C.sóng dài và sóng ngắn D.sóng dài, sóng trung và sóng ngắn

B21: Phát biểu nào sau đây là không đúng? Khi 1 từ trường biến thiên theo thời gian thì nó sinh ra 1 điện trường

A. xoáy

B.mà chỉ có thể tồn tại trong dây dẫn

C.mà các đường sức từ là những đường cong khép kín bao quanh các đường cảm ứng từ

D.cảm ứng mà nó tự tồn tại trong không gian.

B22: Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào sau đây là đúng?

Song điện từ chỉ lan truyền được trong môi trường chất (rắn, lỏng hay khí)

Cũng như sóng âm, sóng điện từ có thể là sóng ngang hay sóng dọc

Sóng điện từ luôn là sóng ngang và lan truyền được cả trường chất lần trong chân không

Tốc độ lan truyền của sóng điện từ luôn bằng tốc độ ánh sáng trong chân không, không phụ thuộc gì vào môi trường trong đó sóng lan truyền.

B23: Phát biểu nào sau đây là sai?

Điện từ trường biến thiên theo thời gian lan truyền trong không gian dưới dạng sóng. Đó là sóng điện từ.

Sóng điện từ lan truyền với vận tốc rất lớn.Trong chân không vận tốc đó bằng 3.108 m/s

Sóng điện từ mang năng lượng. Bước sóng càng nhỏ thì năng lượng của sóng điện từ càng lớn.

Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình lan truyền sóng điện từ thì điện trường biến thiên và từ trường biến thiên dao động cùng phương và cùng vuông góc với phương truyền sóng.

B24: Song điện từ không bị phản xạ trên tầng điện li là:

A.sóng cực ngắn B. sóng ngắn C. sóng trung D.sóng dài

B25: Trong các tính chất sau, tính chất nào không phải là sóng điện từ?

A. Sóng điện từ lan truyền được trong các môi trường vật chất và trong chân không.

B.Vận tốc truyền sóng điện từ phụ thuộc vào môi trường truyền.

C. Sóng điện từ tuân theo định luật phản xạ và khúc xạ như ánh sáng tại mặt ngăn cách giữa các môi trường.

D. Sóng điện từ không bị môi trường truyền sóng hấp thụ.

B26: Xung quanh vật nào dưới đây có điện từ trường?

A. 1 bóng đèn dây tóc đang sáng do mắc vào 2 cực của acquy B.1 nam châm thẳng

C. 1 dây dẫn có dòng điện 1 chiều chạy qua D. 1 đèn ống lúc bắt đầu bật.

B27: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về sóng điện từ?

A.Sóng điện từ có những tính chất giống như sóng cơ thông thường: phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ,...

B.Sóng điện từ lan truyền trong tất cả các môi trường vật chất cùng vận tốc

C.Sóng điện từ được đặc trưng bởi tần số hoặc bước sóng, giữa chúng có hệ thức λ=cf

D. Năng lượng sóng điện từ tỉ lệ với lũy thừa bậc 4 của tần số.

B28: Phát biểu nào sau đây là sai khi nói về điện từ trường?

A.Khi từ trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra 1 điện trường xoáy.

B.Khi điện trường biến thiên theo thời gian, nó sinh ra 1 từ trường.

C.Điện trường xoáy là điện trường mà các đường sức từ là những đường cong có điểm đầu và điểm cuối.

D. Từ trường có các đường sức bao quanh các đường sức của điện trường biến thiên.

B29: Phát biểu đúng là?

Điện trường trong tụ điện biến thiên sinh ra 1 từ trường giống từ trường của 1 nam châm hình chữ U

Sự biến thiên của điện trường giữa các bản tụ điện sinh ra 1 từ trường giống từ trường được sinh ra bởi dòng điện trong dây dẫn nối với tụ.

Dòng điện dịch là dòng chuyển động có hướng của các điện tích trong lòng tụ điện

Dòng điện dịch trong tụ điện và dòng điện dẫn trong dây dẫn nối với tụ điện có cùng độ lớn, nhưng ngược chiều.

B30: Chọn câu phát biểu đúng. Điện từ trường được sinh ra bởi?

A.quả cầu tích điện không đổi, đặt cố định và cô lập B.1 tụ điện có điện tích không đổi, đặt cô lập.

C. Dòng điện không đổi chạy qua ống dây xác định. D. Tia lửa điện

B31: Chọn phát biểu đúng. Điện từ trường xuất hiện trong vùng không gian.

A.xung quanh dòng điện xoay chiều B. Xung quanh 1 nam châm vĩnh cửu đứng yên

C.Xung quanh ống dây dài có dòng điện ổn định chạy qua D.xung quanh 1 quả cầu tích điện đứng yên.

B32: Chọn phát biểu sai?

A. Điện trường và từ trường đều tác dụng lực lên điện tích đứng yên.

B.Điện trường và từ trường đều tác dụng lực lên điện chuyển động

C.Điện từ trường tác dụng lực lên điện tich đứng yên

D. Điện từ trường tác dụng lực lên điện tích chuyển động