Vad är den poyntingvektorn?

Poynting-vektorn är en viktig ekvation i fysiken. Den beskriver mängden energi per enhet enhet som levereras av ett elektromagnetiskt fält. Liksom vilken som helst vektor har Poynting-vektorn både storlek och riktning.

Elektromagnetiska fält är en kombination av elektriska och magnetiska fält. Varje elektrisk enhet som slås på avger de elektromagnetiska vågorna som komponerar elektromagnetiska fält. Vardagliga exempel på enheter som producerar dessa fält inkluderar lampor, tv-apparater och mobiltelefoner.

Elektriska fält produceras av elektriska spänningar. En elektrisk enhet behöver inte vara påslagen för att producera ett elektriskt fält, det måste bara vara anslutet. Enheten får spänning från ett uttag när den är ansluten, och detta ger denna typ av fält.

Å andra sidan produceras magnetfält endast när en elektrisk enhet är påslagen. Dessa produceras genom strömmande elektrisk ström. När en enhet är påslagen börjar strömmen flyta och magnetiska och elektriska fält kombineras och bildar ett elektromagnetiskt fält.

I sin enklaste form är Poynting-vektorn skriven som S = E x B. Alla variabler i ekvationen är vektorkvantiteter, vilket indikeras med det djärva teckensnittet. S är Poynting-vektorn, E är det elektriska fältet, och B är magnetfältet.

Elektriska och magnetiska fält mäts utifrån deras energitäthet, som också kan kallas intensitet. De elektriska och magnetiska fälten är vinkelräta mot varandra i en elektromagnetisk våg. Detta betyder att storleken på det elektromagnetiska fältets energi helt enkelt är storleken på det elektriska fältets energitäthet multiplicerat med magneten av magnetfältets densitet.

För praktiska tillämpningar måste grundekvationen ofta delas med en konstant som kallas μ ₀ (uttalas "mu nicked"). Denna konstant representerar permeabiliteten för fritt utrymme. Det är lika med 1.2566 x 10-6 Webers per Ampere per meter. Några andra ekvivalenta enheter används ibland också: Newton per kvadrat Ampere eller Henries per meter.

Teoretisk fysik använder vanligtvis ett alternativt metrisystem som kallas cgs, vilket innebär att det tillämpar ännu en form av Poynting-vektorn. Cgs-systemet har standardenheter av centimeter, gram och sekunder, istället för SI-metriska systemets standardenheter på meter, kilogram och sekunder. Poyntingvektorn för teoretisk fysik är skriven som S = (c / 4π) * E x B , där c står för ljusets hastighet.