Hva er Poynting-vektoren?

Poynting-vektoren er en viktig ligning i fysikk. Den beskriver mengden energi per arealenhet som blir levert av et elektromagnetisk felt. Som enhver vektor har Poynting-vektoren både styrke og retning.

Elektromagnetiske felt er en kombinasjon av elektriske og magnetiske felt. Enhver elektrisk enhet som er på, avgir de elektromagnetiske bølgene som utgjør elektromagnetiske felt. Hverdagslige eksempler på enheter som produserer disse feltene inkluderer lamper, TV-apparater og mobiltelefoner.

Elektriske felt produseres av elektriske spenninger. En elektrisk enhet trenger ikke å være slått på for å produsere et elektrisk felt, det må bare kobles til. Enheten mottar spenning fra et stikkontakt når det er koblet til, og dette produserer denne typen felt.

Magnetiske felt produseres derimot bare når en elektrisk enhet er slått på. Disse produseres av strømende elektrisk strøm. Når en enhet er slått på, begynner strømmen å strømme og magnetiske og elektriske felt kombineres for å danne et elektromagnetisk felt.

I sin enkleste form er Poynting-vektoren skrevet som S = E x B. Alle variablene i ligningen er vektormengder, som indikert med fet skrift. S er Poynting-vektoren, E er det elektriske feltet, og B er magnetfeltet.

Elektriske og magnetiske felt måles med tanke på deres energitetthet, som også kan bli referert til som intensitet. De elektriske og magnetiske feltene er vinkelrett på hverandre i en elektromagnetisk bølge. Dette betyr at størrelsen på det elektromagnetiske feltets energi ganske enkelt er størrelsen på det elektriske feltets energitetthet, multiplisert med størrelsen på magnetfeltets tetthet.

For praktiske anvendelser må den grunnleggende ligningen ofte deles med en konstant kalt μ ₀ (uttales "mu nicked"). Denne konstanten representerer permeabiliteten til fritt rom. Det er lik 1,2566 x ^10-6 Webere per Ampere per meter. Noen andre likeverdige enheter brukes noen ganger også: Newton per kvadrat Ampere eller Henries per meter.

Teoretisk fysikk bruker ofte et alternativt metrisk system kalt cgs, noe som betyr at det bruker en annen form for Poynting-vektoren. Cgs-systemet har standardenheter på centimeter, gram og sekunder, i stedet for SI-metriske systemets standardenheter på meter, kilogram og sekunder. Poynting-vektoren for teoretisk fysikk er skrevet som S = (c / 4π) * E x B , hvor c står for lysets hastighet.