Электромагниттік өрістердегі энергия сақталуы туралы Пойнтинг теоремасы
Poynting's theorem
Пойнтинг теоремасы: Электромагниттік өрістегі энергия сақталу заңы. Энергия өзгерісі, зарядтарға жасалған жұмыспен & өрістен шығумен байланысты. Физика.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электромагниттік өрістің энергиясын сақтауды көрсететін физикадағы теорема. Электродинамикада Пойнтинг теоремасы – британдық физик Джон Генри Пойнтинг жасаған электромагниттік өрістердің энергиясын сақтау туралы мәлімдеме. Ол белгілі бір көлемдегі сақталған энергияның өзгеруі, көлем ішіндегі зарядтарға жасалған жұмыспен анықталатын жылдамдыққа тең екенін, одан энергияның шығу жылдамдығымен азаятынын көрсетеді. Бұл теорема дисперсиялық емес ортада ғана қатаң түрде дұрыс, бірақ дисперсиялық орта үшін де қолданылуы мүмкін. Теорема классикалық механикадағы жұмыс-энергия теоремасына ұқсас және математикалық жағынан үздіксіздік теңдеуімен байланысты.
Theorem in physics showing the conservation of energy for the electromagnetic field
In electrodynamics, Poynting's theorem is a statement of conservation of energy for electromagnetic fields developed by British physicist John Henry Poynting. It states that in a given volume, the stored energy changes at a rate given by the work done on the charges within the volume, minus the rate at which energy leaves the volume. It is only strictly true in media which is not dispersive, but can be extended for the dispersive case. The theorem is analogous to the work energy theorem in classical mechanics, and mathematically similar to the continuity equation.
Макроскопиялық ортадағы Пойнтинг векторы
Макроскопиялық ортада электромагниттік әсерлер кеңістікте орташаланған (макроскопиялық) өрістермен сипатталады. Макроскопиялық ортадағы Пойнтинг векторы микроскопиялық теориямен өзіне сәйкес анықталуы мүмкін, осылайша кеңістікте орташаланған микроскопиялық Пойнтинг векторы макроскопиялық формализм арқылы нақты болжалады. Бұл нәтиже аз шығындар жағдайында қатаң түрде қолданылады және макроскопиялық электродинамикада Пойнтинг векторының түрін нақты анықтауға мүмкіндік береді.
In a macroscopic medium, electromagnetic effects are described by spatially averaged (macroscopic) fields. The Poynting vector in a macroscopic medium can be defined self consistently with microscopic theory, in such a way that the spatially averaged microscopic Poynting vector is exactly predicted by a macroscopic formalism. This result is strictly valid in the limit of low loss and allows for the unambiguous identification of the Poynting vector form in macroscopic electrodynamics.
Баламалы нысандар
Пойнтинг теоремасының баламалы нұсқаларын туындыру мүмкін. Жоғарыда көрсетілгендей E × H ағын векторының орнына, дәл сол туындылау стилін сақтап, E × B, Минковский формасы D × B немесе мүмкін D × H таңдауға болады. Әрбір таңдау таралу ортасының реакциясын өзіндік жолмен көрсетеді: жоғарыда көрсетілген E × B формасы реакцияның тек электр тоқтары арқылы болатынын көрсетеді, ал D × H формасы тек (көрінетін) магниттік монополь тоқтарын пайдаланады. Қалған екі форма (Абрахам және Минковский) ортаның поляризациялық және магниттелу реакцияларын бейнелеу үшін электрлік және магниттік тоқтардың толықтыратын комбинацияларын қолданады. Материалдардың сіңіру қабілеті болмауы да ескерілуі тиіс. Пойнтинг теоремасын өзгерістерді ескеру үшін түзетуге материалдағы Омдық емес сіңіру жылдамдығының мүшесі кіреді, оны Дрюд моделіне негізделген шамалап есептеу арқылы анықтауға болады.
It is possible to derive alternative versions of Poynting's theorem. Instead of the flux vector E × H as above, it is possible to follow the same style of derivation, but instead choose E × B, the Minkowski form D × B, or perhaps D × H. Each choice represents the response of the propagation medium in its own way: the E × B form above has the property that the response happens only due to electric currents, while the D × H form uses only (fictitious) magnetic monopole currents. The other two forms (Abraham and Minkowski) use complementary combinations of electric and magnetic currents to represent the polarization and magnetization responses of the medium. The assumption that the materials have no absorption must also be made. A modification to Poynting's theorem to account for variations includes a term for the rate of non Ohmic absorption in a material, which can be calculated by a simplified approximation based on the Drude model.