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» 电磁动量

电磁动量

1884
  • James Clerk Maxwell
  • John Henry Poynting
19 世纪研究电磁动量和 Poynting 向量的物理学家的实验室。.

(图片仅供参考)

电磁场可以携带动量。电磁场的动量密度由波因廷矢量 [latex]\vec{S}[/latex] 除以光速平方得出,[latex]\vec{g} = \vec{S}/c^2 = (\vec{E} \times \vec{B})/(\mu_0 c^2)[/latex].要使带电粒子和场系统中的动量守恒,场的动量必须与粒子的机械动量一起包含在内。.

在经典力学中,动量与大质量粒子有关。然而,麦克斯韦电磁学方程预言,电磁波(如光)尽管没有质量,却携带动量。这是一个革命性的概念。在一个包含带电粒子和电磁场的系统中,要实现总动量的守恒,就必须考虑到电磁场本身所储存的动量。.

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].

总动量的变化率取决于体积边界上的动量流动,而动量流动则由麦克斯韦应力张量描述。该张量描述了电磁场对其周围环境施加的力,包括辐射压力。这一概念对于理解诸如太阳帆之类的现象至关重要,在太阳帆中,太阳光的压力可以推动航天器前进。

UNESCO Nomenclature: 2204
- 电磁学

类型

抽象系统

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 詹姆斯-克拉克-麦克斯韦的电磁学方程
  • 迈克尔-法拉第的场概念
  • 发现光速有限
  • 经典动量守恒定律

应用程序

  • 用于航天器推进的太阳帆
  • 用于操控微观物体的光镊
  • 原子激光冷却
  • 天体物理学中的辐射压力计算
  • 高功率激光系统的设计

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 电磁动量、波因矢量、麦克斯韦方程、辐射压力、麦克斯韦应力张量、动量密度、电磁场、光、太阳帆、光镊。.

历史背景

电磁动量

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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