Poden els camps elèctric i magnètic ser zero alhora en ones electromagnètiques uniforms?

En una onda electromagnètica uniforme, el camp elèctric (E) i el camp magnètic (B) no poden ser zero alhora. Això és degut a la naturalesa de les ones electromagnètiques, que consisteix en que els camps elèctric i magnètic són perpendiculars entre si i es canvien alternativament en l'espai, propagant-se així en un buit o mitjà. Aquí tens una explicació detallada del fenomen:

Definició d'ona electromagnètica

L'ona electromagnètica és un fenomen ondulator format per camps elèctric i magnètic oscil·lants perpendiculars entre si i perpendiculars a la direcció de propagació de l'ona. En un buit, les ones electromagnètiques viatgen a una velocitat igual a la velocitat de la llum c.

Propietats fonamentals de les ones electromagnètiques

La relació entre els camps elèctric i magnètic: En les ones electromagnètiques, el camp elèctric E i el camp magnètic B són perpendiculars entre si, i tots dos són perpendiculars a la direcció de propagació de l'ona.

Hi ha una relació proporcional fixa entre els camps elèctric i magnètic de les ones electromagnètiques, és a dir Donat E =c donat B donat on c és la velocitat de la llum.

Equació d'ona

La propagació de les ones electromagnètiques es pot descriure mitjançant les equacions de Maxwell, que mostren com els canvis en els camps elèctric i magnètic interactuen per crear fluctuacions.

Mecanisme de propagació de l'ona electromagnètica

Camps elèctrics canviants produeixen camps magnètics:

Quan el camp elèctric canvia amb el temps, segons la Llei de Faraday en les equacions de Maxwell, es genera un camp magnètic.

L'expressió matemàtica és:

∇×E=− ∂B /∂t

El camp magnètic canviante produeix un camp elèctric:

Quan el camp magnètic canvia amb el temps, segons la Llei d'Ampère amb l'addició de Maxwell en les equacions de Maxwell, es genera un camp elèctric.

L'expressió matemàtica és:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Els camps elèctric i magnètic en les ones electromagnètiques no poden ser zero alhora.

Com que les ones electromagnètiques es propaguen a través de l'interacció dels camps elèctric i magnètic, és impossible que tots dos siguin zero en qualsevol moment donat. Si el camp elèctric és zero, llavors, segons la llei de Faraday, no hi haurà cap canvi en el camp magnètic; De manera similar, si el camp magnètic és zero, llavors, segons la llei d'Ampère-Maxwell, no hi haurà cap canvi en el camp elèctric. Per tant, la propagació de les ones electromagnètiques només es pot formar quan estan presents tant el camp elèctric com el magnètic i interaccionen.

Cas especial

Encara que sigui impossible que el camp elèctric i el camp magnètic siguin zero alhora en una ona electromagnètica uniforme, hi pot haver situacions en què el camp elèctric o el camp magnètic siguin zero en certs punts en el temps o en l'espai. Per exemple:

Nus

En alguns llocs, el camp elèctric o el camp magnètic poden ser zero, però no alhora.Aquests llocs s'anomenen nusos, però són instantanis i no persisteixen.

Resum

En una ona electromagnètica uniforme, els camps elèctric i magnètic no poden ser zero alhora. L'existència de les ones electromagnètiques depèn dels camps elèctric i magnètic sent perpendiculars entre si i interaccionant, així es propaguen a través de l'espai. Si el camp elèctric o el camp magnètic sols són zero, no es poden formar ones electromagnètiques. Per tant, els camps elèctric i magnètic en les ones electromagnètiques sempre estan presents i interaccionen per mantenir la propagació de les ones electromagnètiques.