Bolehkah medan elektrik dan magnetik kedua-duanya sifar pada masa yang sama dalam gelombang elektromagnetik seragam

Dalam gelombang elektromagnetik seragam, Medan Elektrik (E) dan Medan Magnet (B) tidak dapat menjadi sifar pada masa yang sama. Ini kerana sifat gelombang elektromagnetik adalah medan elektrik dan magnet saling tegak lurus dan berubah secara bergantian dalam ruang, sehingga merambat dalam vakum atau medium. Berikut adalah penjelasan terperinci tentang fenomena ini:

Definisi gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik adalah fenomena gelombang yang terbentuk oleh medan elektrik dan magnet yang bergetar secara bersilang dan tegak lurus dengan arah rambatan gelombang. Dalam vakum, gelombang elektromagnetik merambat dengan kelajuan yang sama dengan kelajuan cahaya c.

Sifat asas gelombang elektromagnetik

Hubungan antara medan elektrik dan medan magnet: Dalam gelombang elektromagnetik, medan elektrik E dan medan magnet B saling tegak lurus, dan kedua-duanya tegak lurus dengan arah rambatan gelombang.

Terdapat hubungan proporsional tetap antara medan elektrik dan medan magnet gelombang elektromagnetik, iaitu Diberi E =c diberi B diberi di mana c adalah kelajuan cahaya.

Persamaan gelombang

Rambatan gelombang elektromagnetik boleh digambarkan melalui persamaan Maxwell, yang menunjukkan bagaimana perubahan dalam medan elektrik dan magnet berinteraksi untuk mencipta fluktuasi.

Mekanisme rambatan gelombang elektromagnetik

Perubahan medan elektrik menghasilkan medan magnet:

Apabila medan elektrik berubah seiring waktu, mengikut Hukum Faraday dalam persamaan Maxwell, medan magnet dihasilkan.

Ungkapan matematiknya adalah:

∇×E=− ∂B /∂t

Perubahan medan magnet menghasilkan medan elektrik:

Apabila medan magnet berubah seiring waktu, mengikut Hukum Ampere dengan Penambahan Maxwell dalam persamaan Maxwell, medan elektrik dihasilkan.

Ungkapan matematiknya adalah:

∇×B=μ0*ϵ0*∂E/∂t

Medan elektrik dan medan magnet dalam gelombang elektromagnetik tidak dapat menjadi sifar pada masa yang sama.

Kerana gelombang elektromagnetik merambat melalui interaksi medan elektrik dan magnet, mustahil bagi kedua-duanya menjadi sifar pada sesuatu masa. Jika medan elektrik sifar, maka mengikut hukum Faraday, tiada perubahan dalam medan magnet; Begitu juga, jika medan magnet sifar, maka mengikut hukum Ampere-Maxwell, tiada perubahan dalam medan elektrik. Oleh itu, rambatan gelombang elektromagnetik hanya boleh terbentuk apabila kedua-dua medan elektrik dan magnet hadir dan berinteraksi.

Kes khas

Walaupun mustahil bagi medan elektrik dan medan magnet menjadi sifar pada masa yang sama dalam gelombang elektromagnetik seragam, mungkin ada situasi di mana medan elektrik atau medan magnet sifar pada titik tertentu dalam masa atau ruang. Sebagai contoh:

Node

Di beberapa lokasi, medan elektrik atau medan magnet mungkin sifar, tetapi bukan pada masa yang sama.Lokasi-lokasi ini dipanggil node, tetapi mereka adalah sementara dan tidak kekal.

Kesimpulan

Dalam gelombang elektromagnetik seragam, medan elektrik dan medan magnet tidak dapat menjadi sifar pada masa yang sama. Kewujudan gelombang elektromagnetik bergantung pada medan elektrik dan magnet yang saling tegak lurus dan berinteraksi, sehingga merambat melalui ruang. Jika medan elektrik atau medan magnet sahaja sifar, gelombang elektromagnetik tidak dapat terbentuk. Oleh itu, medan elektrik dan medan magnet dalam gelombang elektromagnetik sentiasa hadir dan berinteraksi untuk mengekalkan rambatan gelombang elektromagnetik.