BÀI 21. ĐIỆN TỪ TRƯỜNG
I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM
1. Mối liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên, điện từ trường
+ Tại một nơi có từ trường biến thiên theo thời gian thì tại đó xuất hiện điện trường xoáy (điện trường xoáy là điện trường có đường sức khép kín).
+ Tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại đó xuất hiện từ trường (đường sức từ trường bao giờ cũng khép kín).
2. Điện từ trường
+ Điện từ trường: là một trường thống nhất gồm hai thành phần điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.
3. Thuyết điện từ Mắc-xoen
Mắc-xoen đã xây dựng được một hệ thống bốn phương trình diễn tả mối quan hệ giữa:
- điện tích, điện trường, dòng điện và từ trường;
- sự biến thiên của từ trường theo thời gian và điện trường xoáy;
- sự biến thiên của điện trường theo thời gian và từ trường.
Đó là các phương trình Mắc-xoen, hạt nhân của một thuyết vật lí lớn: Thuyết điện từ. Thuyết này khẳng định mối quan hệ khăng khít điện tích, điện trường và từ trường.
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Bài tập phần này chủ yếu là lí thuyết, để làm tốt các em cần nắm vững mối liên hệ giữa điện trường biến thiên và từ trường biến thiên, lưu ý một số nội dung sau:
+ Mỗi biến thiên theo thời gian của từ trường sinh ra trong không gian xung quanh một điện trường xoáy biến thiên theo thời gian, ngược lại mỗi biến thiên theo thời gian của điện trường cũng sinh ra một từ trường biến thiên theo thời gian trong không gian xung quanh.
+ Điện trường biến thiên và từ trường biến thiên cùng tồn tại trong không gian. Chúng có thể chuyển hóa lẫn nhau trong một trường thống nhất được gọi là điện từ trường.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Câu C1 (trang 108 SGK Vật lí 12):
Phát biểu định luật cảm điện từ.
Trả lời:
Định luật cảm ứng điện từ: khi có sự biến đổi từ thông qua mặt giới hạn bởi một mạch điện kín thì trong mạch xuất hiện một suất điện động cảm ứng.
Câu C2 (trang 108 SGK Vật lí 12):
Nêu các đặc điểm của đường sức của một điện trường tĩnh điện và so sánh với đường sức của điện trường xoáy.
Trả lời:
| Đường sức của điện trường tĩnh | Đường sức của điện trường xoáy |
Giống nhau | Các đường sức là những đường có hướng. | |
Các đường sức không cắt nhau. | ||
Nơi nào cường độ điện trường lớn hơn thì các đường sức điện ở đó vẽ dày hơn hơn, nơi nào cường độ điện trường nhỏ hơn thì đường sức điện ở đó vẽ thưa hơn. | ||
Khác nhau | Đường sức là các đường cong không khép kín, đi ra từ điện tích dương và kết thúc ở điện tích âm. | Đường sức là các đường cong khép kín, không có điểm đầu và điểm cuối. |
Điện trường tĩnh do điện tích đứng yên sinh ra | Điện trường xoáy do từ trường biến thiên sinh ra. | |
Câu C3 (trang 109 SGK Vật lí 12):
Vòng dây dẫn kín có vai trò gì hay không trong việc tạo ra điện trường xoáy?
Trả lời:
Vòng dây dẫn kín không tạo ra điện trường xoáy mà chỉ là một phương tiện mà qua đó ta phát hiện được sự tồn tại của điện trường xoáy mà thôi, do đó điện trường xoáy tồn tại khách quan.
Bài 1 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Phát biểu mối quan hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của từ trường và điện trường xoáy.
Lời giải:
Nếu tại một nơi có một từ trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một điện trường xoáy.
Bài 2 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Phát biểu mối quan hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của điện trường và từ trường.
Lời giải:
Nếu tại một nơi có điện trường biến thiên theo thời gian thì tại nơi đó xuất hiện một từ trường.
Bài 3 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Điện từ trường là gì?
Lời giải:
Điện từ trường là trường thống nhất gồm có hai thành phần biến thiên theo thời gian, liên quan mật thiết với nhau là điện trường biến thiên và từ trường biến thiên.
Bài 4 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Ở đâu xuất hiện điện từ trường?
A. Xung quanh một điện tích đứng yên. B. Xung quanh một dòng điện không đổi.
C. Xung quanh một ống dây điện. D. Xung quanh chỗ có tia lửa điện.
Lời giải: Chọn D.
Xung quanh chỗ có tia lửa điện sẽ có điện tích biến thiên nên có điện từ trường.
Bài 5 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Đặt một hộp kín bằng sắt trong điện từ trường. Trong hộp kín sẽ
A. có điện trường. B. có từ trường.
C. có điện từ trường. D. không có các trường nói trên.
Lời giải: Chọn D.
Đặt một hộp kín bằng sắt trong điện từ trường thì sẽ không có cả điện trường và từ trường.
Bài 6 (trang 111 SGK Vật Lí 12):
Điểm nào dưới đây không thuộc về nội dung của thuyết điện từ Mắc-xoen?
A. Tương tác giữa các điện tích hoặc giữa điện tích với điện trường và từ trường.
B. Mối quan hệ giữa điện tích và sự tồn tại của điện trường và từ tường.
C. Mối quan hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của từ trường và điện trường xoáy.
D. Mối quan hệ giữa sự biến thiên theo thời gian của điện trường và từ trường.
Lời giải: Chọn A.
Tương tác giữa các điện tích hoặc giữa điện tích với điện trường và từ trường không thuộc về nội dung của thuyết điện từ Mắc-xoen.
Hy vọng bài "Điện từ trường" này giúp em hiểu sâu lý thuyết khi học chương trình Vật lí lớp 12.