坡印廷矢量
grxlj · 2008-10-26 09:56 · 24162 次点击
电磁场中的能流密度矢量。电场强度为E、磁场强度为H的空间里,电磁场能流密度矢量为
data/attachment/portal/201111/06/091405wer44or77655j51j.gif其大小表示单位时间通过垂直单位面积的能量,单位为瓦/米2。能流密度概念是1884年J.H.坡印廷建立的,稍后O.亥维赛也独立得到。
根据麦克斯韦方程组可得出,对于空间任意闭合面S所包围的任意体积V,有
data/attachment/portal/201111/06/091405annjnqgg1vjqjqgn.gif式中E、D、H、B和j分别为电场强度、电位移、磁场强度、磁感应强度和电流密度。可以看出式左为体积V内电磁能的减少率,式右第一项是体积V内转化为其他形式的能量。当V内存在运动电荷时,它就是电磁场单位时间对V内电荷所做的机械功,转化为电荷的机械能;当V内存在导电媒质时,它就是转化为焦耳热的功率;当V内还存在电源时,其中还包括反抗非静电力对电源所做的功率。因此,从能量守恒来理解,这一方程意味着体积V内电磁能的减少,一部分用于体积V内转化为其他形式的能量,另一部分即式右的第二项,为通过界面流出去的能量。E×H即能流密度。
场能密度和能流密度是能量贮存于场中这种观点的完备描述。按照这种观点,即使在直流电路情形,电源中的能量也不是通过电路中的电流传输到负载电阻去的,而是以电路周围电磁场能流的形式传输到负载电阻去的。在交流电路中,在各种电磁耦合的器件中,在电磁波的传播以及电磁辐射中,能量无一不是通过电磁场能流的形式传输的。