Was ist der Poynting-Vektor?
Der Poynting-Vektor ist eine wichtige physikalische Gleichung. Es beschreibt die Energiemenge pro Flächeneinheit, die von einem elektromagnetischen Feld geliefert wird. Wie jeder Vektor hat der Poynting-Vektor sowohl Größe als auch Richtung.
Elektromagnetische Felder sind eine Kombination aus elektrischen und magnetischen Feldern. Jedes eingeschaltete elektrische Gerät sendet die elektromagnetischen Wellen aus, aus denen elektromagnetische Felder bestehen. Zu den alltäglichen Beispielen für Geräte, die diese Felder erzeugen, gehören Lampen, Fernseher und Mobiltelefone.
Elektrische Felder werden durch elektrische Spannungen erzeugt. Ein elektrisches Gerät muss nicht eingeschaltet werden, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, es muss nur eingesteckt werden. Das Gerät empfängt bei jedem Einstecken Spannung von einer Steckdose, und dies erzeugt diese Art von Feld.
Magnetfelder werden dagegen nur erzeugt, wenn ein elektrisches Gerät eingeschaltet ist. Diese entstehen durch fließenden elektrischen Strom. Beim Einschalten eines Geräts beginnt der Strom zu fließen und die magnetischen und elektrischen Felder bilden zusammen ein elektromagnetisches Feld.
In seiner einfachsten Form wird der Poynting-Vektor als S = E x B geschrieben . Alle Variablen in der Gleichung sind Vektorgrößen, wie durch die Fettschrift angezeigt. Das S ist der Poynting-Vektor, das E ist das elektrische Feld und das B ist das Magnetfeld.
Elektrische und magnetische Felder werden anhand ihrer Energiedichte gemessen, die auch als Intensität bezeichnet werden kann. Das elektrische und das magnetische Feld stehen in einer elektromagnetischen Welle senkrecht zueinander. Dies bedeutet, dass die Größe der Energie des elektromagnetischen Feldes einfach die Größe der Energiedichte des elektrischen Feldes multipliziert mit der Größe der Dichte des magnetischen Feldes ist.
Für praktische Anwendungen muss die Grundgleichung oft durch eine Konstante mit der Bezeichnung μ 0 (ausgesprochen "mu naught") geteilt werden. Diese Konstante repräsentiert die Permeabilität des freien Raums. Dies entspricht 1,2566 x 10 -6 Webern pro Ampere und Meter. Manchmal werden auch andere, gleichwertige Einheiten verwendet: Newton pro Quadratampere oder Henries pro Meter.
Die theoretische Physik verwendet üblicherweise ein alternatives metrisches System namens cgs, was bedeutet, dass es noch eine andere Form des Poynting-Vektors anwendet. Das cgs-System hat Standardeinheiten von Zentimetern, Gramm und Sekunden anstelle der Standardeinheiten von Metern, Kilogramm und Sekunden des SI-Metriksystems. Der Poynting-Vektor für die theoretische Physik lautet S = (c / 4π) * E x B , wobei c für die Lichtgeschwindigkeit steht.