포인팅 벡터

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색

포인팅 벡터(Poynting vector)는 전자기장이 가진 에너지운동량을 나타내는 벡터로, 전기장자기장벡터곱이다.

역사[편집]

영국의 존 헨리 포인팅(John Henry Poynting)이 1883년에 유도하였다.[1]

정의[편집]

포인팅 벡터 S국제단위계에서 다음과 같다.

CGS 단위계에서는 대신 를 쓴다.

성질[편집]

포인팅 벡터의 크기는 전자기장의 에너지 선속 밀도(energy flux density, 단위 시간 및 단위 면적 당 에너지)의 크기와 같다. 포인팅 벡터의 방향은 에너지가 전달되는 방향과 같으며 항상 전기장 및 자기장과 수직이다.

전자기장의 운동량과 각운동량[편집]

포인팅 벡터는 전자기장의 에너지뿐만 아니라 운동량 각운동량 과도 다음과 같이 연관되어 있다.

포인팅 정리[편집]

포인팅 정리(Poynting's theorem)는 전자기장을 포함한 에서의 에너지 보존 법칙이다. 즉, 전자기장이 한 일의 양은 전자기장이 잃게 되는 에너지의 양과 같다는 정리다. 식으로 쓰면 다음과 같다.

우변의 첫 번째 적분은 부피 안에 저장된 전자기장의 에너지이며, 두 번째 적분은 표면의 수직 방향의 전자기파로 방출되는 에너지다. 즉, 포인팅 정리에 따르면, 전자기력에 의하여 전하가 받은 일의 양은 전자기장에 저장된 에너지의 양의 감소량과 표면의 수직 방향의 전자기파로 방출되는 에너지량과 같다.

역학적 에너지 밀도, 전자기장의 에너지 밀도 식을 이용하여 포인팅 정리 식과 발산정리를 이용하면 포인팅 정리의 미분형을 얻을 수 있다.

각주[편집]

  1. Poynting, John Henry (1834년 1월). “On the transfer of energy in the electromagnetic field”. 《Philosophical Transactions of the Royal Society of London》 175: 343–361. doi:10.1098/rstl.1884.0016.