作者zweisteine (圣人见微以知萌)
看板Physics
标题Re: [问题] 请问静电磁场的poynting vector 有意义吗
时间Thu Apr 23 01:44:05 2009
※ 引述《Mephistou (George)》之铭言:
: 假设有一长直通电导线在z轴上,
: 另外有一平行板电容在 z=0 跟 z=2 的平面上, 1< x, y<2,
: 如此则在平行版之间会有垂直的电场与磁场,
: 请问此时去定义 Poynting vector 是否没意义?
Poynting vector的物理意义是energy flux
(同时也是momentum density,
其实他是energy momentum tensor的一部分,这先不去谈他)
也就是说它和能量密度之间满足一个连续性方程
@U/@t+▽.S=0. @:偏微分符号
积分起来就是说某个范围内电磁场能量的变化和流入/流出的能量相等(能量守恒)。
不为零的energy flux有两种情形,
第一种是电磁波的propagation,也是一般教科书常提到的情形,
第二种则是没有电磁辐射,但是因为电荷在动,所以能量被带着跑,
举例而言,等速运动的带电粒子同时存在电场和磁场,但是没有radiation。
同时存在静电场和静磁场的例子也是第二种状况,
把电磁场代入连续性方程中:
@U/@t=-▽.S=-▽.(ExH)
=E.(▽xH)-H.(▽xE)
=E.(▽xH)
=E.J
这里就可以看出在静电静磁场有能量变化的原因是电场对导线里面移动的电荷作功,
也就是所有接通电路的电池都会做的事情。
: 小弟还有另外一个问题:
: 我们说在电容里面的电场所储存的能量(i.e. 积分(E^2)/2 )
: 会等於外电源充给电容的能量(CV^2)/2
: 而(CV^2)/2又可以用电荷的位能去理解
: 请问是不是说"电场所储存的能量"就是"电荷的位能"的另一种表现?
: 还是说"电场的能量"有更广的范围? 如果是的话那还包括哪些呢?
: 谢谢
首先如果用场的观点来看,能量是储存在场里面,
所以并不是「电子的位能」,而是「电子和背景场交互作用而储存在背景场中的能量」。
其次,ΣqV这个式子可正可负,但是∫d^3x (E^2)/2却一定是正的。
原因是我们直接考虑点状带电粒子在场中的位能时,
忽略掉了把电荷集中到一点所作的功。
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物理学家:根据ooxx,所以xxoooo.....
数学家:错了错了,上面的推论不成立,我举反例给你看!
物理学家:我们目前的实验证据支持我们的模型不会碰到你说的反例
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◆ From: 218.166.58.105
※ 编辑: zweisteine 来自: 218.166.51.249 (04/23 01:54)
1F:→ Mephistou:谢谢指教 04/24 22:30