Tìm hiểu Điện từ là gì: Lịch sử khám phá, tính chất và ứng dụng

Định nghĩa điện từ là gì

Điện từ là một lĩnh vực vật lý liên quan đến việc nghiên cứu lực điện từ, một loại tương tác vật lý xảy ra giữa các hạt tích điện. Lực điện từ thường tạo ra các trường điện từ, như điện trường, từ trường và ánh sáng. Lực điện từ là một trong bốn tương tác cơ bản (thường được gọi là lực) trong tự nhiên. Ba tương tác cơ bản khác là tương tác mạnh, tương tác yếu và trọng lực. Cho đến năm 1820, từ tính duy nhất được biết đến là nam châm sắt và nam châm tự nhiên của quặng giàu sắt. Người ta tin rằng bên trong Trái đất bị từ hóa theo cùng một kiểu.

Lịch sử khám phá điện từ

Lý thuyết của Edmond Halley

Làm thế nào một nam châm sắt có thể tạo ra những thay đổi như vậy? Edmond Halley (người khám phá sao chổi Halley) đã khéo léo đề xuất rằng Trái đất chứa nhiều lớp vỏ hình cầu mang từ tính khác nhau, xoay đều và tạo nên lớp điện từ bao phủ toàn hành tinh.

Hans Christian Oersted: Thí nghiệm điện từ

Hans Christian Oersted là giáo sư khoa học tại Đại học Copenhagen. Năm 1820, ông đã sắp xếp trong nhà một cuộc trình diễn khoa học cho bạn bè và sinh viên. Ông dự định trình diễn sự đốt nóng của một sợi dây bằng một dòng điện và các thí nghiệm về từ tính, mà ông đã gắn một chiếc kim la bàn gắn trên giá đỡ bằng gỗ.

Trong khi thực hiện trình diễn điện của mình, Oersted lưu ý đến hiện tượng là rằng mỗi khi bật dòng điện, kim la bàn lại di chuyển. Ông giữ im lặng và kết thúc buổi trình diễn, và âm thầm làm việc trong suốt tháng tiếp theo để nghiên cứu hiện tượng mới.

Tuy nhiên, Oersted không thể giải thích tại sao. Cây kim không bị hút bởi dây cũng không bị đẩy khỏi nó. Thay vào đó, nó có xu hướng đứng ở góc bên phải. Cuối cùng, ông đã công bố phát hiện của mình mà không có bất kỳ lời giải thích.

Andre Marie Ampere và phát hiện điện từ

Andre Marie Ampere – một nhà khoa học người Pháp, cảm thấy rằng nếu một dòng điện trong một dây dẫn tác dụng lực từ lên kim la bàn, hai dây như vậy cũng sẽ tương tác từ tính. Trong một loạt các thí nghiệm khéo léo, Andre Marie Ampere đã chỉ ra rằng sự tương tác này là đơn giản và cơ bản: dòng điện song song (thẳng) thu hút, dòng chảy chống song song đẩy lùi. Lực giữa hai dòng điện thẳng song song tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa chúng và tỷ lệ với cường độ dòng điện chạy trong mỗi dòng.

Do đó, tồn tại hai loại lực liên quan đến điện điện tử và điện từ. Năm 1864, James Clerk Maxwell đã chứng minh một mối liên hệ tinh tế giữa hai loại lực, bất ngờ liên quan đến vận tốc ánh sáng. Từ kết nối này nảy sinh ý tưởng rằng ánh sáng là một hiện tượng điện, phát hiện ra sóng vô tuyến, lý thuyết tương đối và rất nhiều vật lý ngày nay.

Ví dụ về năng lượng điện từ

Năng lượng điện từ hoặc bức xạ điện từ là ánh sáng. Đó là bất kỳ năng lượng tự lan truyền nào có điện trường và từ trường. Bạn có thể rút ra các ví dụ về năng lượng điện từ từ bất kỳ phần nào của quang phổ. Tất nhiên, có ánh sáng nhìn thấy được, nhưng bạn có thể kể tên nhiều ví dụ khác:

  • tia gamma
  • tia x
  • tia cực tím
  • ánh sáng nhìn thấy (đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím)
  • đèn hồng ngoại
  • lò vi sóng
  • radio
  • tín hiệu truyền hình
  • bức xạ sóng dài
  • nhiệt

Cảm ứng điện từ

Cảm ứng điện từ (hoặc đôi khi chỉ là cảm ứng) là một quá trình trong đó một dây dẫn được đặt trong một từ trường thay đổi (hoặc một dây dẫn di chuyển qua một từ trường đứng yên) gây ra việc tạo ra một điện áp trên dây dẫn. Quá trình cảm ứng điện từ này, đến lượt nó, gây ra dòng điện, nó được cho là tạo ra dòng điện.

Khám phá cảm ứng điện từ

Michael Faraday được công nhận cho việc phát hiện ra cảm ứng điện từ vào năm 1831, mặc dù một số người khác đã ghi nhận hiện tượng tương tự trong những năm trước đó. Tên chính thức của phương trình vật lý xác định hành vi của trường điện từ cảm ứng từ từ thông (thay đổi từ trường) là định luật cảm ứng điện từ của Faraday.

Quá trình cảm ứng điện từ cũng hoạt động ngược lại, do đó một điện tích chuyển động tạo ra từ trường. Trong thực tế, một nam châm truyền thống là kết quả của chuyển động riêng lẻ của các electron trong các nguyên tử riêng lẻ của nam châm, được căn chỉnh sao cho từ trường được tạo ra theo hướng đồng nhất. Trong các vật liệu không có từ tính, các electron di chuyển theo cách mà các từ trường riêng lẻ chỉ theo các hướng khác nhau, do đó chúng triệt tiêu lẫn nhau và từ trường thuần được tạo ra là không đáng kể.

Phương trình Maxwell-Faraday

Phương trình tổng quát hơn là một trong những phương trình của Maxwell, được gọi là phương trình Maxwell-Faraday, xác định mối quan hệ giữa những thay đổi trong điện trường và từ trường. Nó có dạng: ∇ × E = – ∂B / ∂t

Trong đó ký hiệu ∇ × được gọi là hoạt động cuộn tròn, E là điện trường (một đại lượng vectơ) và B là từ trường (cũng là đại lượng vectơ). Các ký hiệu ∂ đại diện cho các vi phân từng phần, do đó, bên phải của phương trình là vi phân một phần âm của từ trường đối với thời gian. Cả E và B đều thay đổi theo thời gian t và vì chúng đang di chuyển vị trí của các trường cũng thay đổi.

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker