Pódense os campos eléctricos e magnéticos ser ambos cero ao mesmo tempo nas ondas electromagnéticas uniformes

Nunca o campo eléctrico (E) e o campo magnético (B) poden ser cero ao mesmo tempo nunha onda electromagnética uniforme. Isto é debido á natureza das ondas electromagnéticas, que consiste en que os campos eléctricos e magnéticos están perpendiculars entre si e cambian alternativamente no espazo, propagándose así no vacío ou nun medio. Aquí está unha explicación detallada do fenómeno:

Definición de onda electromagnética

A onda electromagnética é un fenómeno de onda formado por campos eléctricos e magnéticos oscilantes que están perpendiculars entre si e perpendiculars á dirección de propagación da onda. No vacío, as ondas electromagnéticas viaxan a unha velocidade igual á velocidade da luz c.

Propiedades fundamentais das ondas electromagnéticas

A relación entre os campos eléctricos e magnéticos: Nas ondas electromagnéticas, o campo eléctrico E e o campo magnético B están perpendiculars entre si, e ambos están perpendiculars á dirección de propagación da onda.

Existe unha relación proporcional fixa entre os campos eléctrico e magnético das ondas electromagnéticas, isto é Dado E =c dado B dado onde c é a velocidade da luz.

Ecuación de onda

A propagación das ondas electromagnéticas pode describirse mediante as ecuacións de Maxwell, que mostran como os cambios nos campos eléctricos e magnéticos interaccionan para crear flutuacións.

Mecanismo de propagación da onda electromagnética

Os campos eléctricos cambiantes xeran campos magnéticos:

Cando o campo eléctrico cambia con o tempo, segundo a Lei de Faraday nas ecuacións de Maxwell, xérase un campo magnético.

A expresión matemática é:

∇×E=− ∂B /∂t

O campo magnético cambiantes xera un campo eléctrico:

Cando o campo magnético cambia con o tempo, segundo a Lei de Ampère coa adición de Maxwell nas ecuacións de Maxwell, xérase un campo eléctrico.

A expresión matemática é:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Os campos eléctrico e magnético nas ondas electromagnéticas non poden ser cero ao mesmo tempo.

Como as ondas electromagnéticas se propagan mediante a interacción dos campos eléctricos e magnéticos, é imposible que ambos sexan cero en calquera momento dado. Se o campo eléctrico é cero, entón, segundo a lei de Faraday, non hai cambio no campo magnético; Similmente, se o campo magnético é cero, entón, segundo a lei de Ampère-Maxwell, non haverá cambio no campo eléctrico. Polo tanto, a propagación das ondas electromagnéticas só pode formarse cando están presentes os dous campos, eléctrico e magnético, e interaccionan.

Caso especial

Aunque é imposible que o campo eléctrico e o campo magnético sexan cero ao mesmo tempo nunha onda electromagnética uniforme, pode haber situacións nas que o campo eléctrico ou magnético sexa cero en determinados puntos no tempo ou no espazo. Por exemplo:

Nodo

En algúns lugares, o campo eléctrico ou magnético pode ser cero, pero non ao mesmo tempo.Estes lugares chámanse nodos, pero son instantáneos e non persisten.

Resumo

Nunha onda electromagnética uniforme, os campos eléctrico e magnético non poden ser cero ao mesmo tempo. A existencia das ondas electromagnéticas depende de que os campos eléctrico e magnético estean perpendiculars entre si e interactúen, propagándose así polo espazo. Se o campo eléctrico ou magnético sozinho é cero, non se poden formar ondas electromagnéticas. Polo tanto, os campos eléctrico e magnético nas ondas electromagnéticas están sempre presentes e interactúan para manter a propagación das ondas electromagnéticas.