شما می توانید تفاوت بین یک میدان الکتریکی نوسانی و یک میدان مغناطیسی نوسانی را توضیح دهید

میدان الکتریکی نوسانی (Oscillating Electric Field) و میدان مغناطیسی نوسانی (Oscillating magnetic field) اجزای مهم موج الکترومغناطیسی هستند و در فرآیند انتشار موج الکترومغناطیسی به یکدیگر مرتبط و متکی هستند. جزئیات تفاوت بین میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی و تعاملات آنها در ادامه آورده شده است:

میدان الکتریکی نوسانی

تعریف: میدان الکتریکی نوسانی یک میدان الکتریکی است که با زمان و مکان به صورت دوره‌ای تغییر می‌کند. در موج‌های الکترومغناطیسی، جهت و شدت میدان الکتریکی با زمان به صورت تابع سینوسی یا کسینوسی تغییر می‌کند.

ویژگی‌ها

• جهت: جهت میدان الکتریکی نوسانی ثابت است، معمولاً عمود بر جهت انتشار موج الکترومغناطیسی است.

• شدت: شدت میدان الکتریکی نوسانی با زمان تغییر می‌کند و فرکانس آن برابر با فرکانس موج الکترومغناطیسی است.

• قطبش: جهت قطبش میدان الکتریکی نوسانی مشخص‌کننده خصوصیات قطبشی موج الکترومغناطیسی است که می‌تواند قطبش خطی، دایره‌ای یا بیضوی باشد.

اثر

میدان الکتریکی نوسانی می‌تواند نیرویی را بر ذرات باردار وارد کند که باعث حرکت یا شتاب آنها می‌شود. در فرآیند انتشار موج الکترومغناطیسی، میدان مغناطیسی نوسانی از تغییر میدان الکتریکی نوسانی ایجاد می‌شود.

میدان مغناطیسی نوسانی

تعریف: میدان مغناطیسی نوسانی یک میدان مغناطیسی است که با زمان و مکان به صورت دوره‌ای تغییر می‌کند. در موج‌های الکترومغناطیسی، جهت و شدت میدان مغناطیسی نیز با زمان به صورت تابع سینوسی یا کسینوسی تغییر می‌کند.

ویژگی‌ها

• جهت: جهت میدان مغناطیسی نوسانی ثابت است، معمولاً عمود بر جهت انتشار موج الکترومغناطیسی و عمود بر جهت میدان الکتریکی نوسانی است.

• شدت: شدت میدان مغناطیسی نوسانی با زمان تغییر می‌کند و فرکانس تغییر آن نیز برابر با فرکانس موج‌های الکترومغناطیسی است.

• رابطه با میدان الکتریکی: بین شدت میدان مغناطیسی نوسانی و شدت میدان الکتریکی نوسانی یک رابطه تناسبی ثابت وجود دارد، یعنی E =c B که c سرعت نور است.

وظایف

میدان‌های مغناطیسی نوسانی می‌توانند نیرویی (نیروی لورنتز) را بر ذرات باردار وارد کنند که باعث حرکت یا شتاب آنها می‌شود. در فرآیند انتشار موج الکترومغناطیسی، تغییر میدان مغناطیسی نوسانی یک میدان الکتریکی نوسانی جدید ایجاد می‌کند.

تعامل بین میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی

مکانیسم انتشار موج الکترومغناطیسی

در موج‌های الکترومغناطیسی، میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نوسانی به یکدیگر عمود هستند و عمود بر جهت انتشار موج هستند.

تغییر میدان الکتریکی نوسانی منجر به ایجاد میدان مغناطیسی نوسانی می‌شود و تغییر میدان مغناطیسی نوسانی منجر به ایجاد یک میدان الکتریکی نوسانی جدید می‌شود. این تعامل امکان انتشار موج‌های الکترومغناطیسی در خلاء را فراهم می‌کند.

معادلات ماکسول

قانون فارادی در معادلات ماکسول توضیح می‌دهد که چگونه یک میدان الکتریکی تغییر کننده یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند:

 ∇×E=− ∂B/∂t

قانون آمپر با افزوده ماکسول در معادلات ماکسول توضیح می‌دهد که چگونه یک میدان مغناطیسی تغییر کننده یک میدان الکتریکی ایجاد می‌کند:

∇×B=μ0ϵ0 ∂E/∂t

همگام‌سازی میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی

در موج‌های الکترومغناطیسی یکنواخت، بین میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی یک رابطه همگام‌سازی دقیق وجود دارد:

رابطه فازی

در موج‌های الکترومغناطیسی، اختلاف فاز بین میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نوسانی 90∘ یا π/2 رادیان است. این بدان معناست که وقتی میدان الکتریکی در حداکثر خود است، میدان مغناطیسی دقیقاً صفر است و بالعکس.

انتقال انرژی

انرژی موج الکترومغناطیسی به طور متناوب بین میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی منتقل می‌شود و تشکیل دهنده انتشار موج است.

خلاصه

میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی دو اجزای اساسی موج الکترومغناطیسی هستند که در طول انتشار موج الکترومغناطیسی با یکدیگر تعامل دارند، به یکدیگر عمود هستند و عمود بر جهت انتشار موج هستند. تغییر میدان الکتریکی نوسانی منجر به ایجاد میدان مغناطیسی نوسانی می‌شود و تغییر میدان مغناطیسی نوسانی منجر به ایجاد یک میدان الکتریکی نوسانی جدید می‌شود و این تعامل امکان انتشار موج الکترومغناطیسی در خلاء را فراهم می‌کند. این فرآیند می‌تواند به طور دقیق با معادلات ماکسول توصیف شود و بین میدان الکتریکی نوسانی و میدان مغناطیسی نوسانی یک رابطه فازی دقیق وجود دارد.