Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» 電磁運動量

電磁運動量

1884
  • James Clerk Maxwell
  • John Henry Poynting
19th-century laboratory with physicist studying electromagnetic momentum and Poynting vector.

(画像はイメージです)

電磁場は運動量を運ぶことができる。電磁場の運動量密度は、ポインティングベクトル[latex]vec{S}[/latex]を光速の2乗で割った値、[latex]vec{g} = vec{S}/c^2 = (vec{E} times vec{B})/(mu_0 c^2)[/latex]で与えられる。荷電粒子と場の系で運動量が保存されるためには、粒子の力学的運動量に加えて、場の運動量も考慮に入れなければならない。

古典力学では、運動量は質量を持つ粒子に関連付けられています。しかし、マクスウェルの電磁気学方程式は、光などの電磁波が質量を持たないにもかかわらず運動量を持つことを予測しています。これは画期的な概念でした。荷電粒子と電磁場を含む系における全運動量の保存則は、電磁場自体に蓄えられた運動量を考慮に入れる必要があるのです。

The flow of electromagnetic energy is described by the Poynting vector, [latex]\vec{S} = \frac{1}{\mu_0} (\vec{E} \times \vec{B})[/latex]. It was discovered that this energy flow is associated with a momentum density [latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2[/latex]. The total momentum of a system is the sum of the mechanical momentum of all particles and the integral of the electromagnetic momentum density over all space: [latex]\vec{p}_{\text{total}} = \sum_i \vec{p}_{\text{mech}, i} + \int_V \frac{\vec{E} \times \vec{B}}{\mu_0 c^2} dV[/latex].

The rate of change of this total momentum is governed by the flow of momentum across the boundary of the volume, which is described by the Maxwell stress tensor. This tensor describes the forces that electromagnetic fields exert on their surroundings, including radiation pressure. The concept is crucial for understanding phenomena like solar sails, where the pressure from sunlight propels a spacecraft.

UNESCO Nomenclature: 2204
電磁気学

タイプ

抽象システム

混乱

基礎

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ジェームズ・クラーク・マクスウェルの電磁気学の方程式
  • マイケル・ファラデーの場の概念
  • 光の速度が有限であることの発見
  • Classical law of conservation of momentum

アプリケーション

  • 宇宙船推進のためのソーラーセイル
  • 微小物体を操作するための光ピンセット
  • 原子のレーザー冷却
  • 天体物理学における放射圧の計算
  • 高出力レーザーシステムの設計

特許:

NA

潜在的なイノベーションのアイデア

ボットによるトラフィック(現在1日あたり4万件以上)を排除するため、このコンテンツはコミュニティメンバー限定となっています。
> ログイン < または > 登録 < (100%無料)でこれにアクセスできます。他のすべての制限付きコンテンツとツールも同様です。

関連キーワード:電磁運動量、ポインティングベクトル、マクスウェル方程式、放射圧、マクスウェル応力テンソル、運動量密度、電磁場、光、ソーラーセイル、光ピンセット。

歴史的背景

電磁運動量

1880
1882-01-01
1883
1884
1887
1888
1889
1877
1880
1882-01-01
1884
1885
1887
1889
1890

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

関連する発明、革新、および技術原理

フルサイズの画像とダウンロードは、登録会員のみが100%無料で利用できます。