Энергия бегущей электромагнитной волны

2024 ж. 24 Сәу.
2 852 Рет қаралды

TLDR: В нижней части параллелепипеда плотность энергии электрического поля показана с помощью синего графика, а магнитного - с помощью чёрного.
На видео изображена электромагнитная волна из предыдущего видео: • Как выглядит бегущая э...
Синими стрелками в прошлом видео были показаны длины и направления вектора напряжённости электрического поля, чёрными - магнитной индукции.
На этом видео такие стрелки убраны для наглядности, остались только синяя и чёрная линии концов этих векторов.
В каждой точке любой плоскости, перпендикулярной красной прямой, векторы напряжённости электрического поля одинаковы и векторы магнитной индукции одинаковы, поэтому их возможно изображать такими стрелками, и поэтому такие волны называются плоскими.
Будем далее здесь такие векторы называть "одинаковыми в плоскостях".
На данной анимации можно увидеть следующие 3 более тонких аспекта электромагнитного поля.
1. ПЛОТНОСТЬ ЭНЕРГИИ
Плотность энергии электрического (как и магнитного) поля также "одинакова в плоскостях".
В нижней части параллелепипеда плотность энергии электрического поля показана с помощью синего графика, а магнитного - с помощью чёрного.
По этим графикам видно, что в этом процессе энергия электрического поля не перетекает в энергию магнитного или наоборот, а просто перемещается в пространстве со скоростью света в сторону распространения волны, имея минимумы и максимумы, которые также движутся в пространстве.
В линейно поляризованной части волны в плоскостях с нулевой напряжённостью электрического поля и одновременно нулевой магнитной индукцией достигается нулевое значение плотности энергии электромагнитного поля.
2. ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА ЭНЕРГИИ
Вектор Умова - Пойнтинга (вектор плотности потока энергии электромагнитного поля) направлен вдоль красной линии в направлении распространения волны и "одинаков в плоскостях".
Кроме того, длина этого вектора прямо пропорциональна показанной снизу плотности энергии электромагнитного поля.
Своим направлением вектор определяет направление переноса энергии.
Также этот вектор прямо пропорционален так называемой плотности импульса электромагнитного поля.
3. ПОТЕНЦИАЛ
Для данного электромагнитного поля можно ввести скалярный потенциал, равный нулю.
И векторный потенциал, "одинаковый в плоскостях" и показанный фиолетовыми стрелками.
Он пропорционален напряжённости электрического поля, сдвинутой по фазе на 90 градусов.
Тогда ротор векторного потенциала равен магнитной индукции, а производная по времени векторного потенциала со знаком "минус" равна напряжённости электрического поля.
Таким образом, введённые потенциалы удовлетворяют одновременно условиям калибровки:
1) Кулона - дивергенция векторного потенциала равна нулю
2) Лоренца
3) Вейля (Гамильтона) - скалярный потенциал равен нулю

Пікірлер
  • Спасибо за анимации,смотрю их всех.

    @user-pp6kv8us4p@user-pp6kv8us4p12 күн бұрын
  • Почему без формул ? По моему визуализация с формулами была бы интересней и понятнее для непосвящённых .

    @All-hj1lh@All-hj1lh17 күн бұрын
  • Что за программу вы используете для визуализации?

    @user-px4jt7hx1x@user-px4jt7hx1x23 күн бұрын
    • Wolfram Mathematica.

      @Problemify@Problemify23 күн бұрын
    • @@Problemify спасибо

      @user-px4jt7hx1x@user-px4jt7hx1x22 күн бұрын
    • ​@@Problemify это тот древний wolfram alpha ?

      @West475@West47510 күн бұрын
    • @@West475 Wolfram|Alpha - это другой продукт компании Wolfram Research.

      @Problemify@Problemify10 күн бұрын
    • ​@@Problemify работал в Mathlab?

      @mgs4820@mgs48206 күн бұрын
  • Электромагнитные волны - это фотоны. То есть представляют собою вихри в виде кольца. Энергия фотона e = h*c/y. где h, y. c . постоянная Планка, длина волны фотона, скорость света.

    @user-fy9lm5od6q@user-fy9lm5od6q8 күн бұрын
  • "достигается нулевое значение плотности энергии электромагнитного поля" Меня это смущает. Получается, что общая (электрическая и магнитная) энергия электромагнитной волны исчезает, а потом возникает из ниоткуда. Как это может быть? Получается, что электромагнитные волны распространяются не в пустом пространстве, а в некой среде, которой они могут передавать энергию и получать ее обратно?

    @user-mj6ck3og4d@user-mj6ck3og4d23 күн бұрын
    • В процессе распространения такой волны энергия электромагнитного поля сохраняется, и она просто перемещается в пространстве вместе с волной. В обычной механике, если запускать в одном направлении шарики с постоянной скоростью, кинетическая энергия этих шариков так же будет перемещаться в пространстве вместе с ними.

      @Problemify@Problemify23 күн бұрын
    • @@Problemify но график и цитата свидетельствуют о противоположном.

      @user-mj6ck3og4d@user-mj6ck3og4d23 күн бұрын
    • ​@@user-mj6ck3og4d​ Не похоже. Если например запускать шарики с диаметром 1 и сохранять между ними расстояние 1, то тоже получится, что в пространстве между шариками "достигается нулевое значение плотности" кинетической энергии. При этом кинетическая энергия шариков сохраняется и просто перемещается в пространстве вместе с ними.

      @Problemify@Problemify23 күн бұрын
    • Так энергии и правда нет в узлах. Вы можете сами это проверить с помощью осциллографа, если не верите. Но энергия не исчезает, она есть слева и справа от узла, то есть в пучностях волны энергия есть.

      @AS40143@AS4014322 күн бұрын
    • @@Problemify Хороший пример. Это как стрелять из пулемета. Почему-то люди, которые недоумевают "куда девается энергия в узлах волны" не испытывают такого же недоумения и не спрашивают "куда девается кинетическая энергия в пространстве меду пулями". Еще судя по комментариям я вижу, как у людей промыты мозги "альтернативной физикой"

      @AS40143@AS4014322 күн бұрын
  • Для начала нужно разобраться, А что такое энергия в чистом виде? Без материи, без пространства, без времени.

    @Nail1111@Nail111121 күн бұрын
    • Плюс и минус. Просто энергия как константа. Если её нет. То ни чего нет.

      @kolyqwerty3721@kolyqwerty372121 күн бұрын
    • ​​@@kolyqwerty3721как может быть энергия константой?? Константа это постоянная величина чего-либо! Энергия как раз очень изменчивая величина

      @Uzer597@Uzer59718 күн бұрын
    • Сначала разберемся что такое существование иначе даже из дома выйти не сможем

      @jabahuyaba@jabahuyaba17 күн бұрын
    • Энергия это и есть волна. Энергия передаётся волнами. Любые процессы во вселенной это волновое взаимодействие, от галактик до атомов

      @Uzer597@Uzer59717 күн бұрын
    • @@Uzer597 а энергия сжатой пружины это какая волна?

      @jabahuyaba@jabahuyaba17 күн бұрын
  • Энергия в колебательном контуре, ксторый излучает эту волну. Энергия батареи преобразуется в колебания энергии. А магнитная составляющая это гравитационный силовой ответ материи на энергетический импульс волны. Поэтому волна электро гравитационная. А точнее, энергогравитационная. Или ещё проще энергосиловая.

    @GogaSarach-qn4ey@GogaSarach-qn4ey25 күн бұрын
    • Вы путаете теплое с мягким, гравитацию с релятивизмом, и все остальное со всем остальным…

      @dmytromykhailiuta9268@dmytromykhailiuta926825 күн бұрын
    • @@dmytromykhailiuta9268 И где же тут релятивизм? В том, что магнетизм - это частный случай гравитации?

      @GogaSarach-qn4ey@GogaSarach-qn4ey24 күн бұрын
    • @@dmytromykhailiuta9268 В энергии нет мягкого. Энергия не материальная. А тёплое есть.

      @GogaSarach-qn4ey@GogaSarach-qn4ey24 күн бұрын
    • Поддерживаю предыдущего оратора, вы совершенно запутались в трёх соснах-магнитной, электрической и гравитационной. Нельзя их смешивать.

      @BrainUniverse@BrainUniverse22 күн бұрын
KZhead