Sóng điện từ (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập Sóng điện từ lớp 12 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Sóng điện từ.

Sóng điện từ (cách giải + bài tập)

1. Phương pháp giải

Trong vùng không gian có từ trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một điện trường xoáy; ngược lại, trong vùng không gian có điện trường biến thiên theo thời gian thì trong vùng đó xuất hiện một từ trường biến thiên theo thời gian. Do đó, điện trường biến thiên và từ trường biến thiên theo thời gian chuyển hoá lẫn nhau và cùng tồn tại trong không gian, được gọi là điện từ trường.

Mô hình sóng điện từ

Quá trình lan truyền của điện từ trường trong không gian gọi là sóng điện từ. Trong quá trình lan truyền, tại một điểm, vectơ cường độ điện trường $\overrightarrow{E}$ và vectơ cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ luôn dao động cùng pha, vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng điện từ như Hình 12.8.

Quy tắc vặn đinh ốc: Quay đinh ốc theo chiều từ vectơ cường độ điện trường đến vectơ cảm ứng từ thì chiều tiến của đinh ốc là chiều lan truyền của sóng điện từ (Hình 12.9).

2. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Trong quá trình lan truyền sóng điện từ, vectơ $\overrightarrow{B}$ và vectơ $\overrightarrow{E}$ luôn luôn

A. trùng phương với nhau và vuông góc với phương truyền sóng

B. dao động cùng pha.

C. dao động ngược pha.

D. biến thiên tuần hoàn theo không gian, không tuần hoàn theo thời gian.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Trong quá trình lan truyền sóng điện từ, vectơ $\overrightarrow{B}$ và vectơ $\overrightarrow{E}$ luôn luôn dao động cùng pha.

Ví dụ 2. Đặc điểm nào sau đây là đặc điểm chung giữa sóng điện từ và sóng cơ:

A. Có tốc độ lan truyền phụ thuộc vào môi trường truyền sóng.

B. Truyền được trong chân không.

C. Mang năng lượng tỉ lệ với luỹ thừa bậc 4 của tần số sóng.

D. Đều là sóng dọc.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Sóng điện từ truyền được trong chân không, sóng cơ không truyền được trong chân không.

Sóng điện từ là sóng ngang.

Mang năng lượng tỉ lệ với luỹ thừa bậc 2 của tần số sóng

3. Bài tập tự luyện

Câu 1. Để tạo ra điện trường xoáy, không cần có

A. sự chuyển động của ống dây trong từ trường.

B. sự chuyển động của nam châm so với ống dây.

C. ống dây.                                                     

D. từ trường biến thiên.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Câu 2. Trong sóng điện từ, từ trường có hướng

A. song song với hướng của điện trường.         

B. ngược với hướng của điện trường.

C. vuông góc với hướng của điện trường.         

D. tạo với hướng của điện trường một góc 45°.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Câu 3. Một sóng vô tuyến AM được phát ra và truyền đi trên mặt đất. Biết thành phần điện trường của sóng luôn vuông góc với mặt đất. Thành phần từ trường của sóng luôn có hướng

A. song song với mặt đất và vuông góc với phương truyền sóng.

B. vuông góc với mặt đất và phương truyền sóng.

C. song song với mặt đất và phương truyền sóng.

D. vuông góc với mặt đất và song song với phương truyền sóng.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Sử dụng quy tắc đinh ốc.

Câu 4. Khi nói về sóng điện từ, phát biểu nào sau đây sai?

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

B. Sóng điện từ bị phản xạ khi gặp mặt phân cách giữa hai môi trường.

C. Sóng điện từ lan truyền trong chân không với tốc độ lớn hơn trong nước.

D. Sóng điện từ là sóng ngang.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là A

Sóng điện từ truyền được trong chân không.

Câu 4. Một máy phát sóng điện từ đang phát sóng theo phương thẳng đứng hướng lên. Biết tại điểm M trên phương truyền vào thời điểm t, vectơ cảm ứng từ đang cực đại và hướng về phía Tây. Vào thời điểm đó, vectơ cường độ điện trường đang có

A. độ lớn bằng không.

B. độ lớn cực đại và hướng về phía Đông.

C. độ lớn cực đại và hướng về phía Bắc.

D. độ lớn cực đại và hướng về phía Nam.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là C

Vecto cường độ điện trường và vecto cảm ứng từ cùng pha, vuông góc với nhau nên khi cảm ứng từ cực đại thì điện trường cũng cực đại.

Sử dụng quy tắc tam diện thuận xác định được hướng của vecto cường độ điện trường.

Câu 6. Khi nói về quan hệ giữa điện trường và từ trường của điện từ trường thì kết luận nào sau đây là đúng?

A. Vectơ cường độ điện trường và cảm ứng từ cùng phương và cùng độ lớn.

B. Tại mỗi điểm của không gian, điện trường và từ trường luôn dao động ngược pha.

C. Tại mỗi điểm của không gian, điện trường và từ trường luôn dao động lệch pha nhau $\frac{\pi }{2}$

D. Điện trường và từ trường biến thiên theo thời gian với cùng chu kì.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là D

Vecto cường độ điện trường và vecto cảm ứng từ cùng pha (ngoài ra còn cùng chu kì, cùng tần số), vuông góc với nhau nên khi cảm ứng từ cực đại thì điện trường cũng cực đại.

Câu 7. Chọn phát biểu đúng. Sóng điện từ

A. là sóng dọc hoặc sóng ngang.

B. là điện từ trường lan truyền trong không gian.

C. có thành phần điện trường và thành phần từ trường tại một điểm dao động cùng phương.

D. không truyền được trong chân không.

Hướng dẫn:

Đáp án đúng là B

Câu 8. Hình dưới mô tả một nguồn phát sóng điện từ làm bằng một đoạn kim loại thẳng. Ở một thời điểm xác định, độ lớn vectơ cường độ điện trường dọc theo kim loại và vectơ cảm ứng từ được biểu diễn bằng các đường tròn đồng tâm.

a) Vectơ cường độ điện trường trong đoạn kim loại có bằng nhau không? Tại sao?

b) Mô tả sóng điện từ phát ra bởi nguồn phát này.

Hướng dẫn:

a) Trong thanh kim loại cường độ điện trường $\overrightarrow{\text{E}}$ biến thiên theo vị trí do đó giá trị $\overrightarrow{\text{E}}$ không bằng nhau, điều này khác với trường tĩnh điện.

b) Cường độ điện trường $\overrightarrow{\text{E}}$ trên thanh kim loại biến thiên sinh ra từ trường có cảm ứng từ $\overrightarrow{B}$ biến thiên như hình vẽ, xung quanh từ trường biến thiên lại tạo ra các điện trường xoáy, do vậy sóng điện tiếp tục lan truyền.

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí 12 hay, chi tiết khác:

• Bài toán lực từ
• Từ trường của dòng điện chạy trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt
• Xác định các giá trị hiệu dụng từ các phương trình
• Xác định cường độ dòng điện, điện áp hiệu dụng tại một thời điểm khi biết phương trình của chúng
• Ứng dụng hiện tượng cảm ứng điện từ
• Bài toán hao phí điện năng

---