23116

Енергія електромагнітного поля. Густина потоку енергії ЕМП

Доклад

Физика

Густина потоку енергії ЕМП. Енергія ЕМП може перетворюватись в інші види енергії наприклад у кінетичну енергію зарядів. Обчислимо роботу яку виконує ЕМП зміщуючи заряди. Якщо за час dt заряд зміщується на відстань то робота ЕМП буде .

Украинкский

2013-08-04

98.5 KB

6 чел.

20.Енергія електромагнітного поля. Густина потоку енергії  ЕМП.

Енергія ЕМП може перетворюватись в інші види енергії, наприклад у кінетичну енергію зарядів. Може відбуватись і обернений процес – випромінювання електромагнітних хвиль рухомими зарядами.

Обчислимо роботу, яку виконує ЕМП, зміщуючи заряди. Якщо за час dt заряд зміщується на відстань , то робота ЕМП буде .

Якщо заряд розміщений неперервно з густиною ρ, то сила, що діє з боку електричного поля на одиницю об’єму і дорівнює ; робота, виконана полем по переміщенню зарядів за одиницю часу (потужність),  ,  - густина струму.

Робота, виконана за одиницю часу в усій системі: . Енергія ЕМП повинна зменшуватись за одиницю часу на величину роботи, виконаної за одиницю часу в усій системі. При цьому вона переходить в інші види енергії: теплову або механічну.

Знайдемо кількісний вираз закону збереження енергії для електромагнітних явищ

,  - рівняння Максвела для ЕМП в середовищі.

Знайдемо  .

Тому  ,  .

Нехай  та , де  і  - діелектрична та магнітна проникності.

;

Позначимо = та , тоді  div=;

або div. Це рівняння є диференціальним виразом закону збереження енергії для електромагнітних явищ.

Проінтегруємо його по деякому об’єму і використаємо теорему Гауса-Остроградського для 2-го доданку справа: , де замкнена поверхня охоплює виділений об’єм.

Щоб з’ясувати фізичний зміст окремих доданків правої частини, розглянемо два випадки. Припустимо, що система, яка складається з ЕМП та зарядів, є замкненою. Для цього потрібно, щоб на поверхні . Отже, . У лівій частині записана величина, яка дорівнює роботі, виконаній ЕМП за одиницю часу. Оскільки система є замкненою, то ця робота повинна дорівнювати зміні енергії ЕМП за одиницю часу. Ми приходимо до висновку, що інтеграл  визначає енергію ЕМП, а величина  - густину енергії ЕМП. Але цей вираз для ω застосований лише при умові, що виконується співвідношення  та , тобто коли немає дисперсії діелектричної і магнітної проникностей.

Тепер припустимо, що система не є замкненою, проте в ній немає речовин, в яких ЕМП може збуджувати струм ().  .

Оскільки втрат енергії на переміщення зарядів у цьому випадку немає, то інтеграл  повинен визначити енергію, що виходить з об’єму за одиницю часу. Тоді вектор повинен дорівнювати енергії, яка проходить через одиничну поверхню, перпендикулярну до , за одиницю часу. Отже, за фізичним змістом  - густина потоку енергії ЕМП. Він називається вектором Умова-Пойтінга. Знак мінус показує, що енергія в об’ємі зменшується, якщо густина потоку енергії напрямлена зовні (густина потоку додатня).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64164. Синтез ансамблей гетероциклов на основе тиазола 2.91 MB
  В данном дипломном проекте разрабатываются методы получения 4 оксотиазолидин 25 диилиденов Составлена технологическая схема получения роданина и приведено описание технологического процесса производства. Химическая схема получения роданина...
64165. Разработка и обоснование мероприятий по усовершенствованию укрытия и защиты населения Октябрьского района города Ижевска 896 KB
  Размещение защитных сооружений гражданской обороны Укрытие населения района категорированного города Размещение и укрытие населения Октябрьского района г. Ижевска в защитных сооружениях гражданской обороны подвальных и других заглубленных помещениях Расчет строительства простейших укрытий...
64166. Разработка предложений по совершенствованию контроля качества тяжелых бетонных смесей на предприятии ООО «ПКФ Стройбетон» 233.98 KB
  Во втором разделе описывается существующие технологии контроля качества бетона на различных этапах его использования: при погрузке транспортировке укладке уходе за бетоном. Показатели качества бетона и бетонной смеси Приготовление бетонной смеси и ее использование в строительстве...
64167. Процесс управления рисками в отношении качества услуг ООО «ПИТЦ «Геофизика» 12.75 MB
  Описание существующего процесса управления рисками Обоснование необходимости улучшения процесса управления рисками в отношении качества услуг ООО ПИТЦ Геофизика Разработка предложений по улучшению процесса управления рисками Сбор информации и анализ существующих методов оценки рисками...
64169. Обучение учащихся поиску решения задач при изучении элементов теории графов задач на факультативных занятиях в школе 869 KB
  Изучение психолого-педагогической и методической литературы по проблеме обучения учащихся решению задач; раскрытие возможности графов как средства обучения учащихся решению задач; отражение роли факультативных занятий как одной из форм внеклассной работы по математике.
64170. Система программ 1С: Предприятие 925.5 KB
  Товары — часть материально-производственных запасов предприятия, приобретенная или полученная от других юридических и физических лиц и предназначенная для продажи или перепродажи без дополнительной обработки.
64171. Разработка программного обеспечения для врача-токсиколога и реаниматолога 2.25 MB
  С каждым годом линейка фармакологических средств неукротимо растет. Однако массовое распространение персональных компьютеров повлекло за собой разработку многочисленных автоматизированных рабочих мест диагностов клиницистов провизоров фармацевтов медицинских регистраторов статистиков...
64172. Моделі показників фінансових потоків ПАТ «Приватбанк» 607.41 KB
  Згідно з офіційної статистики Національного Банку України з початку року обсяг депозитів у національній валюті скоротився на 103. Вирішення даної проблеми в більшій мірі залежить від можливості прогнозування та управління майбутньої поведінки фінансових потоків банку.