電磁動量

電磁動量

電磁動量是指電磁場所具有的動量。由於電磁場對電荷有洛倫茲力作用,所以電磁動量可以通過場對電荷的力而與其它形式的動量(如帶電物體的機械動量)相互轉化。

電磁動量是一個矢量。單位體積中的電磁動量稱為電磁動量密度,其值決定於電場和磁場的強度, 其方向總是垂直於電感應強度D和磁感應強度B所確定的平面。

基本介紹

  • 中文名:電磁動量
  • 外文名:electromagnetic momentum
  • 釋義:電磁場的動量
  • 遵循定律:能量守恆定律和動量守恆定律
  • 獲得公式洛倫茲力密度和麥克斯韋方程組
  • 出現時間:1900年
簡介,表達式,電磁能量傳播,總結,

簡介

電磁動量指電磁場所具有的動量。電磁場既具有能量也具有動量,表明了它能物質性。電磁動量是一個矢量。單位體移中的電磁動量稱為電磁動量密度gem,其方向垂直於電位移D和磁感應強度B所確定的平面,D、B和gem三矢量呈右手螺旋關係,其大小與D和B的大小以及它們之間的夾角θ的正弦成比例,即gem=DBsinθ。由於電磁場具有動量,所以電磁波入射到物體上時,會對物體施加一定的壓力,這種壓力稱為輻射壓力。

表達式

設帶電體在電磁場中運動,根據它所受的洛倫茲力密度和麥克斯韋方程組可得:
電磁動量定量表達式電磁動量定量表達式
式中Gm為帶電體系的動量,j=ii+jj+kk(單位張量),g稱為電磁場的動量密度,S為任意包面,V為其體積。即為體積V中的電磁場動量,Φ稱為電磁場的動量流密度張量。式(1)的意義是,在閉合面S所包圍的體積V中,帶電體系的動量和電磁場的動量的變化(增加或減少)率之和等於通過S面(流入或流出)的電磁場的動量。以上就是電磁場存在時的動量守恆定律的定量表述。

電磁能量傳播

通過麥克斯韋方程組可以表明 :電場變化會使其周圍空間有磁場產生,該磁場會環繞變化電場進行閉合,而磁場變化同樣會使其周圍空間有電場產生,該電場同樣會環繞變化磁場進行閉合。因此,交變電場與交變磁場之間就會形成一個互相耦連的、不間斷的、旋渦狀的電磁場整體。當該電磁場由空間的某一點開始後, 即會逐點相鄰地按照恆定速度C 向外進行傳播。如此傳播下去就會形成電磁波。對於已經發射出去的電磁波來說,就是在激發場源消失的情況下,其仍會繼續存在和向前進行傳播。因此,電磁能夠與電荷和電流相脫離,單獨存在的,通常按照波形進行運動。電磁能量在電磁場裡是以體能密度來定域的。電磁場在空間裡按照確定的速度進行傳播。

總結

因此,一般地說來,兩個運動電荷之間的相互作用力,不遵守牛頓第三定律。這是因為在這個體系中除了這兩個帶電質點外,還有它們產生的電磁場,在它們相互作用時,這個電磁場也將發生變化。所以,在這個體系中,兩個帶電體和電磁場共三方之間進行動量交換,維持動量守恆。
由於電磁場具有動量,則當電磁渡入射於物體上時,會對物體施加一定的壓力,這種壓力稱為輻射壓力,當電磁波入射金屬表面時,輻射壓力為:P=
ω。
式中ω為金屬表面附近處電磁波總能量密度的平均值,上式對黑體輻射仍然成立。

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