Energieerhaltung / Poynting-Vektor

Auf dieser Seite heißt es:

„Die einzigen Feldpaare (a,b), für die wir einen von Null verschiedenen Wert des Poynting-Vektors für einen großen Abstand r₀ über der Kugel erhalten können, sind (R, R); (Strahlung, Strahlung) und (2, R ); (relativistisch, Strahlung). Der Grund ist folgender: Die sphärische Oberfläche nimmt mit r₀² zu und jedes Feld in diesen Paaren auf dieser Oberfläche nimmt mit 1/r₀ ab, sodass ihr Produkt mit (1/r₀)² abnimmt. Folglich sogar wenn r₀ gegen unendlich geht, bleibt das Oberflächenintegral (Gl. (33)) des Poynting-Vektors unverändert.In diesem Fall geht eine genau bestimmte Menge an Leistung aus der Kugel, egal wie groß r₀ ist.Daher geht diese Energie verloren immer."

Liegt hier ein Fehler vor, so nimmt sicher jedes Feld ab 1 R 0 2 , was bedeutet, dass ihr Produkt abnimmt als 1 R 0 4 ?

Zum Beispiel in meinen Anmerkungen zur Plasmaphysik mitten in einer Ableitung der Energieerhaltung (wobei E F ist die Energie der EM-Felder) heißt es:

D E F   D T = ε 0 D 3 X E [ 1 ε 0 μ 0 × B 1 ε 0 J ] + 1 μ 0 D 3 X B ( × E ) = D 3 X J E + 1 μ 0 D 3 X E ( × B ) 1 μ 0 D 3 X B ( × E )
Verwenden der Vektoridentität
( E × B ) = B ( × E ) E ( × B )
wir können schreiben:
D 3 X [ E ( × B ) B ( × E ) ] = D 3 X ( E × B ) = S ( E × B ) D σ = 0
wie für X die Felder müssen gegen Null gehen, um die Energie endlich zu halten.

Dies deutet darauf hin, dass die Felder viel schneller abnehmen als die sie umgebende Oberfläche zunimmt, was bedeutet, dass kein Fluss die Oberfläche im Unendlichen durchquert, was der am Anfang dieser Frage zitierten Webseite widerspricht. Ich bin ziemlich verwirrt von diesen beiden Erklärungen und würde gerne die Bedingungen/Fälle kennen, in denen das Oberflächenintegral des Poynting-Vektors tatsächlich verschwindet.

BEARBEITEN : Beachten Sie in diesem Fall zur Energieeinsparung, D E F   D T = D 3 X   J E müssen zufrieden sein.

Antworten (1)

Sicherlich nimmt jedes Feld ab 1 / R 0 2

Nein. Die umgekehrte quadratische Abhängigkeit des Coulombschen Gesetzes gilt nicht für Beschleunigungsladungen. Betrachten Sie die Abstandsabhängigkeit der Liénard-Wiechert-Felder einer Punktladung in beliebiger Bewegung. Der zur Beschleunigung proportionale Term nimmt ab 1 / R 0 , nicht 1 / R 0 2 , und bewirkt, dass der Poynting-Fluss im Unendlichen ungleich Null ist.

Oh ok, ich verstehe ... Also, in einer nicht-relativistischen Grenze nehmen die Felder als ~ ab 1 R 0 für Beschleunigungsladungen?
Nicht nur im nichtrelativistischen Limes. Die LW-Felder gelten für jede Geschwindigkeit.
Übrigens, ich habe mir die Zeitung, die Sie gerade lesen, nur kurz angesehen, aber es schien, als wäre sie nicht Mainstream. Ich empfehle, es mit Skepsis zu behandeln.
Der Wikipedia-Link in Ihrer Antwort hat ein 1 R und ein 1 R 2 Abhängigkeit aber die 1 R 2 Term wird mit dem Lorentzfaktor multipliziert...
Ja ... Ich habe gerade diese Webseite gefunden, als ich versuchte, die Argumentation in meinen Plasma-Notizen (zitiert am Ende meiner Frage) herauszufinden. Ich kann immer noch nicht herausfinden, warum das Integral hier verschwindet ...
Ich kann immer noch nicht herausfinden, warum das Integral hier verschwindet. Ich glaube nicht, dass es das tut, aber vielleicht fehlt mir etwas.
Das Integral muss verschwinden, sonst der Betrag von D E F   D T denn die Felder wären nicht gleich denen der Teilchen im Plasma, D E P   D T , was notwendig ist, um Energie zu sparen.
Wenn wir beispielsweise die Argumentation verwenden, dass die Felder in unendlicher Entfernung auf Null gehen, "um die Energie endlich zu halten", könnten wir für das Gaußsche Gesetz fälschlicherweise schlussfolgern, dass das geschlossene Oberflächenintegral für eingeschlossene Ladungen Null ist (anstelle von Q ϵ 0 ), da das elektrische Feld auf Null gehen würde, wenn wir die Grenze eines unendlichen Radius nehmen würden!?
Ich vermute, dass sie die Strahlung ignorieren.
Alles in gen-ph auf dem Arxiv ist wahrscheinlich verschroben, und dieses Papier scheint gegen eine Reihe von Theoremen zu verstoßen.
Ich sehe nicht, wie die Argumentation in Ihren Notizen sinnvoll ist, wie Ihr Kommentar zeigt. Die Felder können zB auf Null gehen 1 / R und das Oberflächenintegral über eine unendlich große Kugel im Unendlichen (entweder für den Fluss des elektrischen Felds oder den Fluss des Poynting-Vektors) kann immer noch ungleich Null sein. Das endgültige Integral ist nur dann Null, wenn es kein gibt 1 / R Strahlungsfeld. Ich kenne die Plasmaphysik nicht, aber es scheint wahrscheinlich, dass das Strahlungsfeld schneller abfällt als 1 / R wenn viele Ladungen in zufällige Richtungen beschleunigt werden.
@G.Smith Ja, ich denke jetzt, dass es mit dem Debye-Screening und dem Konzept der Quasi-Neutralität zu tun hat: Sobald Sie das Plasma auf Längenskalen betrachten, die größer als die Debye-Länge sind, ist das Plasma effektiv neutral, und daher können Sie das wahrscheinlich einfach sagen die Felder sind 'verschwunden'.