Wat is de Poynting-vector?
De Poynting-vector is een belangrijke vergelijking in de fysica. Het beschrijft de hoeveelheid energie per oppervlakte-eenheid die wordt geleverd door een elektromagnetisch veld. Zoals elke vector heeft de Poynting-vector zowel grootte als richting.
Elektromagnetische velden zijn een combinatie van elektrische en magnetische velden. Elk elektrisch apparaat dat is ingeschakeld zendt de elektromagnetische golven uit die elektromagnetische velden samenstellen. Dagelijkse voorbeelden van apparaten die deze velden produceren, zijn lampen, televisies en mobiele telefoons.
Elektrische velden worden geproduceerd door elektrische spanningen. Een elektrisch apparaat hoeft niet te worden ingeschakeld om een elektrisch veld te produceren, het moet alleen worden aangesloten. Het apparaat ontvangt spanning van een stopcontact wanneer het wordt aangesloten, en dit produceert dit type veld.
Magnetische velden worden daarentegen alleen geproduceerd wanneer een elektrisch apparaat wordt ingeschakeld. Deze worden geproduceerd door stromende elektrische stroom. Wanneer een apparaat wordt ingeschakeld, begint de stroom te stromen en worden de magnetische en elektrische velden gecombineerd tot een elektromagnetisch veld.
In zijn eenvoudigste vorm wordt de Poynting-vector geschreven als S = E x B. Alle variabelen in de vergelijking zijn vectorgrootheden, zoals aangegeven door het vetgedrukte lettertype. De S is de Poynting-vector, de E is het elektrische veld en de B is het magnetische veld.
Elektrische en magnetische velden worden gemeten in termen van hun energiedichtheid, die ook kan worden aangeduid als intensiteit. De elektrische en magnetische velden staan loodrecht op elkaar in een elektromagnetische golf. Dit betekent dat de grootte van de energie van het elektromagnetische veld eenvoudig de grootte is van de energiedichtheid van het elektrische veld, vermenigvuldigd met de grootte van de dichtheid van het magnetische veld.
Voor praktische toepassingen moet de basisvergelijking vaak worden gedeeld door een constante genaamd μ 0 (uitgesproken als "mu niets"). Deze constante vertegenwoordigt de permeabiliteit van vrije ruimte. Het is gelijk aan 1,2566 x 10-6 Webers per ampère per meter. Soms worden ook andere equivalente eenheden gebruikt: Newton per vierkante ampère of Henries per meter.
Theoretische fysica maakt meestal gebruik van een alternatief metrisch systeem genaamd cgs, wat betekent dat het nog een andere vorm van de Poynting-vector toepast. Het cgs-systeem heeft standaardeenheden van centimeters, grammen en seconden, in plaats van de standaardeenheden van meters, kilogrammen en seconden van het SI metrische systeem. De Poynting-vector voor theoretische fysica wordt geschreven als S = (c / 4π) * E x B , waarbij c staat voor de snelheid van het licht.