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

65519. ДІАГНОСТИЧНА ЗНАЧИМІСТЬ НОВОГО МЕТОДУ ДОВГОХВИЛЬОВОЇ ОФТАЛЬМОГРАФІЇ У ХВОРИХ З ВІКОВОЮ МАКУЛЯРНОЮ ДЕГЕНЕРАЦІЄЮ 226 KB
  Патологія макулярної ділянки очного дна займає одне з перших місць в світі як причина слабкого зору та сліпоти і на теперішній час вважається найбільш складною для діагностики та лікування. Одним із найбільш розповсюджених та найтяжчих захворювань органа зору серед патології очного дна...
65520. Особливості використання сучасних сортів ячменю ярого в селекції на пивоварну якість та продуктивність 222.5 KB
  Актуальність теми полягає в необхідності встановлення ефективності селекції ячменю ярого на пивоварну якість і урожайність на основі використання в схрещуванні сучасних сортів виділених за цінними ознаками продуктивності...
65521. Підвищення точності зміцнювальної накатки зубців за рахунок розробки принципово нової геометрії накатного інструмента 191 KB
  Підвищення продуктивності та якості виготовлення циліндричних зубчастих коліс із одночасним зниженням їх собівартості є однією з найбільш актуальних задач технологів та інструментальників усього світу.
65522. Диференціальний розчинонасос із вертикальним проточним плунжером 1.09 MB
  У будівельній промисловості при спорудженні будівель як промислового так і цивільного призначення до чверті загальної трудомісткості становлять роботи пов’язані з використанням будівельних розчинів: штукатурні роботи улаштування наливних підлог замонолічування стиків будівельних елементів тощо.
65523. ЕКОЛОГІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАХИСТУ ЧОРНОЇ СМОРОДИНИ ВІД ЛУСКОКРИЛИХ ШКІДНИКІВ В ЦЕНТРАЛЬНОМУ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ 222 KB
  В агроекологічних умовах Центрального Лісостепу в останні роки значної шкоди агроценозу смородини чорної завдає комплекс лускокрилих фітофагів зокрема смородинова склівка листовійки аґрусова вогнівка та смородинова брунькова міль.
65524. Підвищення показників якості базової станції технології WiMax 418 KB
  Для цього випадку в рамках даної дисертаційної роботи запропоновано варіант збільшення зони покриття базової станції WiMаx за допомогою багатопролітної радіорелейної лінії. Тема роботи присвячена дослідженню можливості застосування як засобу збільшення зони покриття базової станції WiMаx...
65525. ПРОДУКТИВНІСТЬ ЛЬОНУ-ДОВГУНЦЯ ЗАЛЕЖНО ВІД ЗАСТОСУВАННЯ КОМПЛЕКСНОГО ДОБРИВА ТА РЕГУЛЯТОРА РОСТУ В УМОВАХ ПОЛІССЯ 298 KB
  З появою нових комплексних добрив з певним співвідношенням макро- та мікроелементів, а також універсальних регуляторів росту біологічного походження нового покоління з’явилися резерви покращення забезпечення льону-довгунця необхідними...
65526. РОЗРОБКА АПАРАТУРИ, СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ І КОНТРОЛЮ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИРОЩУВАННЯ ЗЛИТКІВ КРЕМНІЮ ДЛЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ 700.34 KB
  Сьогодні значна частина монокристалів кремнію для напівпровідникового виробництва вирощується методом Чохральського. До недоліків вирощування кристалів кремнію для сонячної енергетики методом Чохральського слід віднести підвищений вміст...