Přenos energie elektromagnetických vln

22. říjen 2009 | 06.00 |

poynting vectorElektromagnetická vlna může přenášet energii předávat ji tělesu, na které dopadá. O tom ví všichni, kteří se rádi opalují. Rychlost přenosu energie na jednotku plochy je popsána Poyntingovým vektorem, podle Johna Henryho Poyntinga (1852 – 1914). Velikost Poyntingova vektoru S se vypočítá pomocí součinu elektrické intenzity E a magnetické indukce B vyděleného permeabilitou prostředí. Směr Poyntingova vektoru udává v každém bodě směr přenosu energie a ten pak v homogenním prostředí udává i směr šíření vlny. Jednotkou Poyntingova vektoru je watt na čtverečný metr (W/m2).

Vektory E a B jsou v elektromagnetické vlně navzájem kolmé a jsou tak navzájem těsně spojeny, že stačí pracovat pouze s jednou z nich. Obvykle se volí složka elektrické intenzity E, protože většina přístrojů na měření elektromagnetického pole pracuje spíše s elektrickou složkou vlny než s její složkou magnetickou. Hodnoty elektrické intenzity jsou totiž řádově mnohem větší než hodnoty magnetické indukce. Bylo by ovšem chybou tvrdit, že elektrická složka elektromagnetické vlny je "silnější" než magnetická. Nelze totiž srovnávat veličiny, které se měří různými jednotkami. Zdálo by se také, že energie spojená s elektrickým polem je mnohem větší než energie spojená s magnetickým polem. Během šíření elektromagnetické vlny jsou si její elektrická  a magnetická složka naprosto ekvivalentní a jejich energie, které mohou být srovnávány, jsou si přesně rovny.

Intenzita elektromagnetického záření závisí na vzdálenosti od zdroje často velmi složitým způsobem, zejména, když zdroj soustřeďuje záření do určitého směru. V některých případech můžeme předpokládat, že je zdroj bodový a vyzařuje záření do všech směr se stejnou intenzitou. Pokud bychom předpokládali, že zdroj září stále stejně silně a že energie vln se během šíření zachovává, pak intenzita elektromagnetického záření vysílaného takovým zdrojem klesá s druhou mocninou vzdálenosti od zdroje.

Pokud budeme uvažovat mimo naši sluneční soustavu nejbližší hvězdu – Proximu Centauri, vzdálenou od Země asi 4,3

světelných let, pak intenzita televizního signálu vyslaného ze Země o výkonu 1 MW by byla asi 5.10–29  W. m–2.

Naopak velký radioteleskop v Arecibo (Portoriko) o průměru antény 300 m může detekovat z vesmíru signál, který přenese na celý zemský povrch výkon pouze 1 pikowatt (pW).

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 3 (7x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře