能量与能流

时变场的能量与静态场有显著的区别,静电场的典型特征是电场和磁场不相关,而正相反,时变场中电-磁场通过麦克斯韦方程组发生了紧密联系,因此这时的能量由电场和磁场来共同决定。

从焦耳定律开始,代入修正的安培环路定理,然后再经过矢量恒等式变形,就得到了时变场的能量构成。

将等式右边前两项移到等式左侧,得到坡印廷定理。(英国,John Poynting)

采取上述转换将坡印廷定理的右边化简。定义一个重要的概念:坡印廷矢量S:电场E和磁场H的叉乘。

由于对坡印廷矢量面积分的结果是功率(能量对时间的变化),因此得到S的单位是瓦每平米。下边是坡印廷定理的具体解释。

所以,S本身不是功率,而是功率流密度。

按照上述最后一句这个说法,不支持用坡印廷定理来解释静态场的能量,但是使用的话,貌似也行得通。EM_Online这里,偏向于不使用坡印廷定理来解释静态场,其实静态场本身的结论就很简单。

虽然Online偏向于不使用坡印廷定理解释静态场,我们还是看看下边这道例题吧。全都是静态的场量。

结果与电路分析的结论一致。

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