Impulstragende Felder

Durch einige meiner letzten Fragen habe ich Felder als Agenten kennengelernt, die als Momentum wirken können. Was ist das richtige körperliche Bild, das ich aus solchen Aussagen ableiten sollte? Wo genau ist diese Dynamik gespeichert und wie verteilt sie sich in diesen Feldern? Tragen das elektrische und das magnetische Feld getrennt Impulse? Wie ist die relative Energieverteilung über das Feld und der Impuls über das Feld verteilt? Ich muss auch lernen und es ist ziemlich offensichtlich, dass Felder auch Drehimpuls tragen können. Unterscheidet sich die Verteilung des Drehimpulses von der Verteilung des linearen Impulses und wie kann die Variation des Drehimpulses in Bezug auf verschiedene Bezugspunkte berücksichtigt werden?

Felder ändern sich. Wenn sie sich ändern, teilen sie diese Änderungen dem Rest des Feldes mit. Sie können dies auf viele Arten tun, aber ich vereinfache es, um es eine Wellenfront zu nennen. Die Bewegung einer Wellenfront zeigt eine Nettobewegung von Energie. Energie ist direkt in Impuls übersetzbar. Daher wird das Momentum der Felder in ihren Mitteilungen über Änderungen im Feld gehalten ... Ich habe gerade festgestellt, dass das nicht annähernd so gut erklärt wurde wie das, was in meinem Kopf ist
@Jimnosperm: Warum Momentum wählen? Warum können wir es nicht so einfach wie nur Energie halten? Warum brauchen wir das Feld, um Schwung zu haben?
Im Artikel über den Poynting-Vektor gibt es ein Beispiel für statische Felder mit Drehimpuls. Denken Sie auch an Licht. In der klassischen EM ist Licht nur ein E-Feld quer zu einem B-Feld und hat eine bestimmte Energie und einen bestimmten Impuls.
@AgniveshSingh zu sagen, dass es Energie übersetzt, ist gleichbedeutend mit der Aussage, dass es Schwung hat. Momentum ist eine Form von Energie, aber spezifischer für die Bewegung von Informationen. Kurze Antwort: Das ist dasselbe, aber "Impuls" ist beschreibender
@Jimnosperm: Momentum, gegeben durch den Hintergrund der klassischen Physik, ist die Bewegungsmenge, die ein Objekt besitzt, es kann sich auf kinetische Energie beziehen. Wie ich mir vorstellen kann, ist das, was Sie mit Impuls eines Feldes meinen, eine Größe, die sich auf die Energieänderung des Feldes E1 bezieht, durch eine Beziehung, die der Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls ähnelt, nämlich (2 * E1 * K), wobei K ist etwas konstant. Habe ich recht ?
@AgniveshSingh Ich weiß nicht genau, was du sagen willst. Wenn das Feld jedoch masselos ist, entspricht der Impuls der Energie, die von einer Wellenfront getragen wird P = E / C
@Jimnosperm: Was ich zu sagen versuche, ist, dass der Newtonsche Begriff Impuls mit Objekten mit Masse in Verbindung bringt, und wenn Sie eine neue Größe als Impuls definieren, entspricht dies der Definition der Änderungsrate des elektrischen Flusses als eine Form von elektrischem Strom namens Verschiebung aktuell . Ist es nicht so?
Beide transportieren Energie getrennt. Das Momentum ist jedoch eine gemeinsame Größe und kann nicht getrennt werden.

Antworten (1)

Um daraus einen Sinn zu machen, betrachten Sie zunächst stationäre Felder (wie Elektrostatik, Magnetostatik usw.). Wir sagen nicht, dass solche Felder Momentum „speichern“, das ist eine schlechte Sprache.

Stattdessen haben statische Felder eine über den Raum verteilte Energiedichte, so dass wir zum Beispiel für das elektrische Feld die Energiedichte haben D u ( X → ) ∝ E → 2 ( X → ) und Ähnlichkeit für das magnetostatische Feld.

Wenn sich nun das Feld mit der Zeit ändert, beginnt sich die Energiedichte an räumlichen Positionen zu ändern, aber die Energieerhaltung besagt, dass diese Energieänderung zu nahe gelegenen Positionen fließen muss. Dieser "Energiefluss" ist der Impuls, der von zeitlich veränderlichen Feldern ausgeführt wird.

Beachten Sie, dass die gleiche Idee sogar für Quantenfelder gilt. wo Teilchenanregungen wellenartige Anregungen dieser Felder darstellen, hat das statische Grundfeld ebenfalls eine einheitliche Energiedichte, die aber als Nullpunktsenergie vernachlässigt wird (wenn wir die Schwerkraft außer Acht lassen).

Wie kann man Impulsfluss mit Energieübertragung gleichsetzen? Sie sind beide unterschiedliche physikalische Größen. Und sogar ich habe Aussagen gelesen, dass ein statisches Feld auch einen linearen Impuls hat.
Physikalische Gesetze beziehen sich immer auf verschiedene physikalische Größen (allerdings durch dimensionale Parameter). Im Fall von E&M ist die (zeitliche) Änderung der Energiedichte proportional zur Divergenz des Poynting-Vektors, der als "Impuls des EM-Felds" identifiziert wird.
Darüber hinaus lehrt uns die spezielle Relativitätstheorie, dass Energie und Impuls tatsächlich Teil eines Objekts sind, das als Energie-Impuls-Viervektor bezeichnet wird. Aber auch nicht-relativistisch kann man solche Beziehungen immer finden, zum Beispiel die Navier-Stokes-Energieerhaltungsgleichung für nicht-relativistische Hydrodynamik
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