Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Енергія електромагнітної хвилі




Як засвідчують досліди (див. [5], [7]), електромагнітні хвилі переносять енергію.

Енергія електромагнітної хвилі складається з енергії електричного і магнітного полів. Відповідно об’ємна густина енергії електромагнітного поля ω дорівнює сумі об’ємної густини енергії електричного поля ωе і магнітного ωm:

(5.43)

У непровідному середовищі фази коливань векторів і співпадають. Тому співвідношення залишається справедливим і для миттєвих значень Е і Н. Тому рівняння (5.43) можна записати в такому вигляді:

(5.44)

Скориставшись тим, що рівняння (5.44) можна записати так:

Швидкість електромагнітної хвилі Помноживши об’ємну густину енергії ω на швидкість , отримаємо поверхневу густину потоку енергії:

(5.45)

Вектори і взаємно перпендикулярні і утворюють з напрямком поширення хвилі правогвинтову систему. Тому напрямок вектора [ ] співпадає з напрямком переносу енергії, а модуль цього вектора дорівнює ЕН. Отже, вектор густини потоку енергії, згідно з (5.45), можна представити як добуток об’ємної густини енергії на вектор швидкості і як векторний добуток і :

. (5.46)

Вектор називають вектором Пойнтінга [7] або Умова—Пойнтінга [5].

На підставі (5.45) та (5.46) знаходимо потік енергій Фω, тобто кількість енергії, що переноситься електромагнітною хвилею за одиницю часу через деяку поверхню S:

Фω= (5.47)

де Пn нормальна складова вектора , dS – елемент поверхні S.

Застосуємо формулу (5.47) до кола стаціонарного струму з ЕРС. Електричне поле в цьому разі стаціонарне і його енергія з часом не змінюється.

Спочатку розглянемо ділянку однорідного циліндричного провідника завдовжки l і радіусом r, на якій немає сторонніх сил (рис.5.4). За законом Ома в диференціальній формі знаходимо, що напруженість електричного поля в провіднику

Довкола провідника утворюється магнітне поле, напруженість якого на поверхні провідника становить

Ця напруженість напрямлена по дотичній до кола, що

охоплює площу перерізу провідника. Отже, на поверхні

провідника вектори і взаємно перпендикулярні, і вектор за величиною дорівнює

.

Вектор = напрямлений перпендикулярно до

Рис.5.4 поверхні всередину провідника. Тому в нашому прикладі крізь поверхню провідника енергія входить у провідник з оточуючого простору.

Потік енергії в одиницю часу (потужність), що надходить у провідник ззовні на довжині l, буде

.

Тут — площа поперечного перерізу провідника, =2 , де — питомий опір, R – опір провідника.

Отже, енергія, яка йде на нагрівання провідника, входить у провідник крізь його бічну поверхню у вигляді енергії електромагнітного поля.

Оскільки енергія надходить до провідника з навколишнього простору, вона має (за умов стаціонарного поля) поповнюватися в такій самій кількості з тих ділянок, де виконують роботу сторонні сили. Справді, якщо є сторонні сили, то напруженість поля сторонніх сил Тоді за законом Ома , і вектор Умова—Пойнтінга буде

.

Перший доданок, як показано вище, є потоком енергії, що входить усередину провідника. Другий доданок – потік енергії, що надходить від джерела ЕРС в навколишній простір.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-03-27; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1048 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Ваше время ограничено, не тратьте его, живя чужой жизнью © Стив Джобс
==> читать все изречения...

4209 - | 4195 -


© 2015-2026 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.009 с.