Điện từ trường là gì? Thuyết điện từ Mắc-xoen [CHI TIẾT]

Điện từ trường là gì? Tác dụng của điện từ trường ra sao? Người ta ứng dụng điện từ trường vào những lĩnh vực nào? Hãy cùng Blog Thiết Bị Điện tìm hiểu chi tiết thông qua bài viết sau đây.

Điện từ trường là một những kiến thức điện cơ học khá hấp dẫn đối với nhiều bạn đọc, tuy nhiên để có thể hiểu sâu rộng và giải thích được điện từ trường là gì thì không phải ai cũng biết. Do vậy mà nội dung được Blog Thiết Bị Điện chia sẻ sau đây sẽ giúp bạn giải quyết được vấn đề này, cùng tham khảo nhé.

Điện từ trường là gì?

Điện từ trường là một trường thống nhất gồm hai thành phần điện trường biến thiên và từ trường biến thiên, đồng thời cùng tồn tại trong một không gian và chuyển hóa lẫn nhau.

Mối quan hệ giữa điện trường và từ trường

Như đã đề cập thì điện trường và từ trường có thể chuyển hóa cho nhau, để hiểu rõ hơn về mối quan hệ này thì bạn có thể tham khảo như sau:

Từ trường biến thiên và điện trường xoáy

Khi từ trường có sự thay đổi sẽ tạo ra từ trường xoáy (vecto E là những đường cong khép kín), điện trường xoáy được hiểu là điện trường có đường sức từ là đường cong khép kín.

=> Nếu tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại đó xuất hiện 1 điện trường xoáy.

Điện trường biến thiên và từ trường

Xét mạch LC lý tưởng

i = dq/ dt

Mà q = CU = C.E.d

=> i = d( C.E.d)/ dt = C.d = dE/ dt

Từ đó ta có thể suy ra: nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường, điểm đặc trưng là các đường sức từ bao giờ cũng khép kín.

Thuyết điện từ Mắc – xoen

Giả thuyết 1: Từ trường biến thiên theo thời gian đều có thể tạo ra các điện trường xoáy, đặc điểm của điện trường xoáy là các đường sức từ bao quanh lấy đường cảm ứng.

Giả thuyết 2:

• Điện trường biến thiên theo thời gian đều sinh ra từ trường biến thiên;
• Từ trường xoáy là từ trường mà khi các đường cảm ứng từ bao quanh các đường sức của điện từ;

=> Kết luận của Maxwell: không thể có từ trường hoặc điện trường tồn tại độc lập hay riêng biệt mà điện trường nào biến thiên cũng sinh ra từ trường biến thiên và ngược lại.

Sự lan truyền tương tác điện từ

Giả thuyết: tại một điểm O trong không gian, ta có E1 là điện trường biến thiên không tắt dần, tại đây E1 sẽ sinh ra các điểm cận 1 điện trường E2 biến thiên và lan rộng dần ra. Khi đó, khoảng cách giữa trường điện từ lan truyền trong không gian và điểm O sẽ càng xa cách nhau.

Kết luận: sự lan truyền, tương tác của điện từ được thực hiện bằng điện từ trường mà mất một khoảng thời gian nhất định mới có thể truyền từ điểm này sang điểm kia.

Phương trình điện từ

Maxwell đưa ra phương trình điện từ nhằm có thể biểu thị các trường điện từ dễ dàng hơn. Cụ thể như sau.

Phương trình Maxwell – Faraday

Là phương trình điện từ trường đầu tiên trong hệ thống, phương trình này mô tả mối liên hệ của điện trường xoáy và từ trường biến thiên.

• Phương trình vi phân: ∇ x E = – B/ t

• Phương trình tích phân: ∮c E. dl = – d/ dt ∬s B. dS

Phương trình Maxwell – Ampere

Tiếp đến phương trình thứ 2 trong hệ thống, phương trình này giúp ta thấy được điện trường biến thiên được sinh ra từ trường giống như dòng điện dẫn:

• Phương trình vi phân: ∇ x H = J + D/ t

• Phương trình tích phân: ∮c H. dl = d/ dt ∬s D. dS + ∬s J. dS

Định lý Ostrogradski – Gauss với điện trường

Định lý Ostrogradski biểu thị và mô tả tính chất không khép kín của những đường sức điện trường tĩnh.

• Phương trình vi phân: ∇ x B = 0

• Phương trình tích phân: ∮s B. dS = 0

Các nguồn điển hình của điện từ trường

Thực tế thì điện từ tồn tại trong tự nhiên thường có giá trị rất nhỏ nhưng dưới tác động từ con người sẽ làm cho cường độ điện từ trong môi trường cao hơn.

• Điện từ tồn tại trong tự nhiên (từ trường trái đất, sấm chớp,…);
• Điện từ bên trong cơ thể con người (loại điện trường vận chuyển thông tin trong hệ thần kinh);
• Điện trường nhân tạo xuất hiện trong quá trình sản xuất, truyền tải và sử dụng điện năng của con người.

Tác dụng của điện từ trường

Điện từ trường mang nhiều tính chất khác nhau, khi các dải phổ điện từ khác nhau cũng có sự tác động khác nhau đối với các sinh vật sinh học. Quá trình này các photon riêng lẻ có thể tăng lên không ngừng với tần suất ngày càng tăng.

“Điện trường nằm trong loại “bức xạ không ion hóa”, tuy nhiên các photo của bức xạ không ion hóa không đủ năng lượng để ion hóa các nguyên tử và phân tử. Điều này đẩy các điện tử ra khỏi vỏ để tạo ra hạt ion mang điện tích dương. Trong các thứ khác thì điện từ trường trái ngược hoàn toàn với bức xạ tia X, năng lượng rất thấp và không đủ để gây ra thiệt hại trực tiếp cho vật chất di truyền”

Bên cạnh đó, điện trường và từ trường tần số thấp có thể tạo ra điện trường và dòng điện trong cơ thể người, còn điện trường tần số cao làm nóng mô sinh học. Chính vì thế mà cần phải thực hiện các biện pháp bảo vệ bức xạ và đảm bảo các cường độ các lĩnh vực thấp nhất nhằm hạn chế các thiệt hại về sức khỏe.  

Ứng dụng của điện từ trường

Điện trường là một phần quan trọng trong cuộc sống và mang đến nhiều ứng dụng hữu ích:

• Thiết bị đồ gia dụng: quạt, điện loa, thiết bị nhà bếp, hệ thống điều hòa;
• Ứng dụng trong công nghiệp giao thông vận tải: các toa tàu siêu tốc,…;
• Ứng dụng trong hệ thống thông tin liên lạc;
• Ứng dụng trong hệ thống y tế để điều trị ung thư hay chụp cộng hưởng từ và cấy ghép hoạt động trên nguyên tắc điện từ.

Trên đây là những thông tin mà blogthietbidien.com gửi đến bạn nhằm cung cung cho bạn tất tần tật thông tin liên quan đến điện từ trường cũng như giải thích điện từ trường là gì. Nếu cảm thấy nội dung chúng tôi cung cấp hữu dụng, bổ ích, hãy để lại một lượt chia sẻ đến với nhiều đọc giả khác cùng biết đến bạn nhé.