Công Thức Sóng Điện Từ Và Những Điều Cần Biết

Trong bài viết dưới đây Trường kinh doanh công nghệ sẽ chia sẻ tới bạn những kiến thức liên quan về Công Thức Sóng Điện Từ. Mời bạn đọc cùng theo dõi!

Công Thức Sóng Điện Từ

• Điện tích tức thời: q = q0cos(ωt + φ)
• Hiệu điện thế (điện áp) tức thời: u=q/C=q0/Ccos(ωt+φ)=U0cos(ωt+φ)
• Dòng điện tức thời: i = q’ = -ωq0sin(ωt + φ) = I0cos(ωt + φ +π/2)→ u, q dao động cùng pha; i sớm pha hơn u, q 1 góc π/2.
• Cảm ứng từ: B=B0cos(ωt+φ+π/2)

Khái niệm về sóng điện từ

 “Sóng điện từ là sự kết hợp của dao động điện trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như sóng” (theo Wikipedia)

Đặc điểm của sóng điện từ

Sóng điện từ bao gồm những đặc điểm sau đây:

• Sóng điện từ lan truyền được trong chân không (Với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng là c ≈ 3.108m/s). Đồng thời, sóng điện từ cũng lan truyền trong các điện môi. Đặc biệt, tốc độ lan truyền của sóng điện từ trong chân không lớn hơn trong các điện môi và phụ thuộc vào hằng số điện môi.
• Sóng điện từ là sóng ngang. Trong quá trình lan truyền vectơ E và vectơ B luôn vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền sóng. Tại mỗi điểm dao động của điện trường và từ trường  luôn cùng pha với nhau.
• Khi sóng điện từ gặp mặt phân cách giữa hai môi trường thì nó cũng bị khúc xạ và phản xạ như ánh sáng. Ngoài ra cũng có hiện tượng nhiễu xạ, giao thoa,… sóng điện từ.
• Sóng điện từ mang năng lượng. Khi sóng điện từ truyền đến một anten, làm cho các electron tự do trong anten cũng dao động.
• Nguồn phát sóng điện từ rất phong phú như cầu dao đóng, tia lửa điện, trời sấm sét, ngắt mạch điện,…

Nguyên tắc truyền thông tin qua sóng điện từ

Để truyền thông tin qua sóng điện từ, người ta thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Chuyển đổi thông tin. Các hình ảnh và âm thanh muốn truyền đi được biến đổi thành dao động điện có cùng tần số (gọi là tín hiệu âm tần). Có hai cách biến đổi thông tin là biến điệu về biên độ (AM) và biến điệu về tần số (FM).
• Bước 2: Biến điệu sóng mang. Người ta sử dụng một sóng cao tần (gọi là sóng mang) để chứa thông tin cần truyền đi. Sau đó, người ta kết hợp sóng âm tần với sóng mang bằng mạch biến điệu. Sóng mang đã được biến điệu sẽ có cường độ, tần số hoặc pha thay đổi theo tín hiệu âm tần.
• Bước 3: Phát và thu sóng. Sóng mang đã được biến điệu sẽ được phát từ địa điểm này đến địa điểm khác bằng máy phát. Tại địa điểm nhận, máy thu sẽ tiếp nhận sóng có chứa thông tin cần truyền tải.
• Bước 4: Tách sóng và hiển thị thông tin. Tại máy thu, người ta dùng mạch tách sóng để lấy lại tín hiệu âm tần từ sóng cao tần. Tín hiệu âm tần sau khi được khuếch đại sẽ được xuất ra các thiết bị hiển thị như màn hình, loa phát thanh,…

Các bạn có thể tham khảo sơ đồ thu phát sóng tín hiệu đơn giản qua bảng sau:

Máy phát thanh

Máy thu thanh

(1): Micrô: Thu tín hiệu và tạo dao động điện từ âm tần. (2): Mạch phát sóng điện từ cao tần: Tác dụng tạo và phát sóng điện từ có tần số cao (cỡ MHz). (3): Mạch biến điệu: kết hợp sóng điện từ âm tần và cao tần. (4): Mạch khuếch đại: Khuếch đại dao động điện từ đã được biến điệu thông qua mạch biến điệu. (5): Ăng-ten phát: Tạo ra điện từ trường cao tần để truyền thông tin trong không gian

(1): Anten thu: Thu và tiếp nhận sóng điện từ cao tần biến điệu. (2): Mạch khuếch đại: khuếch đại dao động điện từ cao tần mà ăngten thu đã nhận được (3): Mạch tách sóng: tách riêng dao động âm tần và cao tần. (4): Mạch khuếch đại dao động điện từ âm tần: Khuếch đại dao động điện từ âm tần sau khi đã được tách từ mạch tách sóng (5): Thiết bị hiển thị: xuất các thông tin truyền tải (màn hình hiển thị, loa,…)

 Vận tốc truyền của sóng điện từ

Trong quá trình truyền sóng đi trong không gian, thông thường sẽ bị cản bởi các vật chất có trong bầu khí quyển. Chính vì thế nếu ta muốn biết chính xác vận tốc sóng thì phải xét chúng trong môi trường chân không.

Trong môi trường chân không, các nhà khoa học đã chứng minh được rằng vận tốc của bức xạ điện từ hay sóng điện từ là không đổi. Và chúng sẽ có giá trị là c = 299.792.458 m.s, tương đương với vận tốc ánh sáng vì chúng về bản chất là một mà đúng không nào.

Ứng dụng của các loại sóng vô tuyến trong đời sống hiện nay

Để truyền được thông tin từ mặt đất ra ngoài không gian vũ trụ hoặc giữa các vệ tinh nhân tạo được loài người đặt ngoài không gian, người ta sẽ sử dụng sóng vô tuyến để truyền sóng. Sóng vô tuyến là loại sóng bước sóng từ vài m cho tới vài km.

+ Tương tự các loại sóng điện từ khác, vận tốc truyền sóng vô tuyến bằng vận tốc ánh sáng. Trong tự nhiên, sóng vô tuyến có thể được sinh ra do một số hiện tượng như: các đối tượng thiên văn hay sét. Sóng vô tuyến nhân tạo được tạo ra được ứng dụng cho ra-đa, liên lạc vô tuyến di động, phát thanh hay các hệ thống truyền tín hiệu khác như: mạng mạng máy tính, thông tin vệ tinh nhân tạo,… Các tần số khác nhau trong sóng vô tuyến sẽ có đặc điểm dẫn truyền khác nhau khi ở trong khí quyển Trái Đất.

+ Dựa vào các bước sóng khác nhau, người ta sẽ chia sóng vô tuyến thành các loại: Sóng dài, sóng trung, sóng ngắn và sóng cực ngắn.

Loại sóng	Bước sóng	Đặc điểm	Ứng dụng thực tế
Sóng dài	≥1000m	+ Năng lượng thấp+ Bị hấp thụ mạnh bởi các vật dụng trên mặt đất  nhưng bị hấp thụ ít dưới môi trường nước	Ứng dụng trong liên lạc thông tin dưới nước
Sóng trung	100-1000m	+ Bị hấp thụ mạnh bởi tầng điện li ban ngày nên khoảng cách truyền ngắn+ Ban đêm lại bị phản xạ bởi tầng điện ly nên khoảng cách truyền xa	Ứng dụng trong thông tin liên lạc vào ban đêm
Sóng ngắn	10-100m	+Năng lượng lớn + Bị phản xạ nhiều lần và liên tục giữa tầng điện li và mặt đất	Ứng dụng nhiều trong thông tin liên lạc dưới mặt đất
Sóng cực ngắn	1-10m	+Mang năng lượng rất lớn + Không bị hấp thụ và phản xạ bởi tầng điện li mà đâm xuyên qua tầng điện li vào vũ trụ	Ứng dụng trong thông tin vũ trụ

* Tại tầng điện li (có độ cao từ 80 km đếm 800 km) do đây là lớp khí quyển bị ion hóa rất mạng từ ánh sáng Mặt Trời nên ảnh hưởng rất mạnh tới việc truyền sóng. Các loại sóng dài, sóng trung và sóng cực ngắn bị hấp thụ mạnh, tuy nhiên sóng ngắn lại bị hấp thụ rất ít và phản xạ tốt tốt trên tầng điện li và mặt đất.

* Sóng dài: có năng lượng thấp, dễ bị hấp thụ bởi các vật trên mặt đất nhưng không bị hấp thụ trong môi trường nước. Chính vì vậy sóng dài được ứng dụng rất nhiều trong liên lạc thông tin dưới nước như liên lạc với tàu ngầm,….

* Sóng trung: đặc điểm của sóng trung là ban ngày bị hấp thụ mạnh bởi tầng điện li nhưng ban đêm sóng trung lại phản xạ tốt giữa tầng điện li và mặt đất. Sóng trung hiện được sử dụng trong vô tuyến truyền thanh ở một số quốc gia. Tuy nhiên, vào ban ngày khoảng cách truyền thông tin lại ngắn nhưng ban đêm lại có khả năng truyền rất xa.

* Sóng ngắn: là loại sóng mang năng lượng lớn và phản xạ rất nhiều lần giữa mặt đất và tầng điện ly. Chính vì thế, sóng ngắn có thể truyền được mọi điểm trên mặt đất và được ứng dụng chủ yếu trong ngành hàng không, ngành hàng hải và nhiều ứng dụng phát thanh khác.

* Sóng cực ngắn: đây là loại sóng được dùng nhiều nhất trong việc truyền tín hiệu từ mặt đất ra không gian vũ trụ hoặc giữa các trạm vũ trụ đến các vệ tinh nhân tạo ngoài không gian vì loại sóng này vừa mang năng lượng rất lớn, vừa không bị tầng điện li phản xạ.

Trên đây là những kiến thức liên quan đến Công Thức Sóng Điện Từ mà truongkinhdoanhcongnghe tổng hợp được. Hi vọng rằng bài viết này hữu ích với bạn.

Xem thêm:

• Bán Kính Nguyên Tử Là Gì?
• Nguyên Tử Khối Heli Là Bao Nhiêu?
• Phương Trình Al Fe2 SO4 3
• HBr Là Chất Gì?
• Phương Trình HCOOCH3 Br2