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Densidad de energia electromagnetica

Presión de la radiación

ResumenPresentamos la teoría de la propagación de la energía electromagnética a través de un metamaterial hiperbólico (HMM) dispersivo y absorbente. Los componentes del tensor de permitividad de los HMM (especialmente, los HMM de nanohilos) pueden parecer irremediables, pero como paso no trivial, encontramos que pueden ser moldeados en formas más transparentes. Encontramos que bajo la influencia de una onda electromagnética, las respuestas de los HMM de nanohilos (HMM multicapa) en las direcciones perpendicular y paralela al eje óptico son similares a las de los medios de Lorentz (Drude) y Drude (Lorentz), respectivamente. Obtenemos expresiones sencillas para la fórmula de la densidad de energía electromagnética de las dos estructuras típicas de los HMM, es decir, los nanohilos y los HMM multicapa. Los ejemplos numéricos revelan las características generales de la capacidad de almacenamiento de energía dependiente de la dirección tanto de los nanohilos como de los HMM multicapa. Los resultados de este estudio pueden arrojar más información física sobre las características ópticas de los HMM.

muestra la permitividad relativa de un nanohilo metálico con \(\varepsilon _{infty }\) que es la permitividad en alta frecuencia y \(\omega _{mathrm {p}0}\) como la frecuencia del plasma de electrones. Aquí hemos relajado las restricciones de la investigación anterior39 al considerar \(\varepsilon _{infty }\) en la Ec. (17). Por lo tanto, las fórmulas podrían proporcionar aplicaciones más realistas.En esta etapa, como un paso no trivial, las permitividades efectivas anteriores pueden escribirse como Ec. (3). La receta para reducir las Ecs. (15) y (16) a la Ec. (3) es la siguiente

Campo electromagnético energético

De todos modos, todo el mundo acepta siempre las expresiones sencillas que hemos encontrado para la localización de la energía electromagnética y su flujo. Y aunque a veces los resultados obtenidos al utilizarlas parecen extraños, nadie ha encontrado nunca nada malo en ellas, es decir, ningún desacuerdo con el experimento. Así que seguiremos al resto del mundo; además, creemos que probablemente sea perfectamente correcto.

  Empezar el lunes con energia

Me pregunto si nadie ha verificado la fórmula de la densidad de energía anterior, ¿cuáles son las razones para creer que “probablemente es perfectamente correcta”? ¿Tiene esta fórmula alguna aplicación cuya corrección pueda verificarse (confirmando así indirectamente la propia fórmula)? Si no hay tales aplicaciones, ¿por qué debería ser importante esta fórmula?

En el pasado, el trabajo y la energía libre se han considerado a menudo distribuidos de diversas maneras. Por ejemplo, las corrientes, las cargas y el campo podrían considerarse como el medio a través del cual todo el trabajo

\eqref{3} en todo el sistema, incluido el espacio libre. Si, por ejemplo, el campo es puramente electrostático y el cuerpo se calienta, cambiando su estado de polarización sin mover ninguna carga, el trabajo neto $\delta w= \int \delta \varepsilon dV$ en la primera interpretación sería cero, mientras que en el punto de vista de Poynting-Heaviside habría que considerar que cada elemento del volumen realiza trabajo (positivo o negativo) sobre el resto del sistema. Como alternativa, a veces se ha dividido la energía, escribiendo por ejemplo

Densidad de energía eléctrica

Cualquiera que haya utilizado un horno microondas sabe que hay energía en las ondas electromagnéticas. A veces esta energía es evidente, como en el calor del Sol en verano. Otras veces, es sutil, como la energía no sentida de los rayos gamma, que pueden destruir las células vivas.

  El concepto de energia

Las ondas electromagnéticas aportan energía a un sistema en virtud de sus campos eléctricos y magnéticos. Estos campos pueden ejercer fuerzas y mover cargas en el sistema y, por tanto, realizar un trabajo sobre ellas. Sin embargo, hay energía en una onda electromagnética en sí misma, tanto si es absorbida como si no. Una vez creados, los campos transportan energía desde una fuente. Si posteriormente se absorbe algo de energía, la intensidad del campo disminuye y lo que queda sigue viajando.

Evidentemente, cuanto mayor sea la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos, más trabajo podrán realizar y mayor será la energía que transporte la onda electromagnética. En las ondas electromagnéticas, la amplitud es la intensidad máxima de los campos eléctrico y magnético ((Figura)). La energía de la onda viene determinada por la amplitud de la misma.

Vector Poynting

En física, el vector Poynting (o vector Umov-Poynting) representa el flujo de energía direccional (la transferencia de energía por unidad de superficie por unidad de tiempo) o el flujo de potencia de un campo electromagnético. La unidad SI del vector Poynting es el vatio por metro cuadrado (W/m2); kg/s3 en unidades básicas del SI. Lleva el nombre de su descubridor, John Henry Poynting, que lo dedujo por primera vez en 1884[1]:  También se atribuye a Nikolay Umov la formulación del concepto[2]. Oliver Heaviside también lo descubrió de forma independiente en la forma más general que reconoce la libertad de añadir el rizo de un campo vectorial arbitrario a la definición[3] El vector de Poynting se utiliza en toda la electromagnética junto con el teorema de Poynting, la ecuación de continuidad que expresa la conservación de la energía electromagnética, para calcular el flujo de potencia en los campos electromagnéticos.

  De donde es factor energia

En términos sencillos, el vector S de Poynting representa la dirección y la tasa de transferencia de energía, es decir, la potencia, debida a los campos electromagnéticos en una región del espacio que puede estar o no vacía. Más rigurosamente, es la cantidad que debe utilizarse para que el teorema de Poynting sea válido. El teorema de Poynting dice esencialmente que la diferencia entre la energía electromagnética que entra en una región y la energía electromagnética que sale de ella debe ser igual a la energía convertida o disipada en esa región, es decir, convertida en otra forma de energía (a menudo calor). Por tanto, si se acepta la validez de la descripción del vector de Poynting de la transferencia de energía electromagnética, el teorema de Poynting es simplemente una declaración de la conservación de la energía.

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