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电磁力在能量方程中的表达 已有2人参与
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电磁力的表达式是 电荷密度 （ρ）乘上 电场强度 （E），是个体积力，在动量方程中的表达如附件中的上面那个方程，那么在能量方程（附件中的下面那个方程）中的表达是怎么样的呢？ 翻了翻传递现象的书好像是说电磁能量就是按照焦耳定律，电流的平方除上电阻，我自己肤浅的想想，觉得是不是应该还有另外的表达形式的，应该也是跟ρE有关系的吧？ 理论基础太差了，求指导！电磁力在能量方程中的表达是怎么样的？  89717346-7A84-4291-BD9C-A72C4CC1C9D6.png |
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2楼2014-11-01 19:51:34
pippi6
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【答案】应助回帖
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感谢参与，应助指数 +1
tingjain: 金币+80, ★★★很有帮助, 十分感激！！ 2014-11-02 09:42:42
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1 电磁力 F = J X B+ρ E 有两部分， 其中 F = J X B 是 Lorentz力，ρ E 是作用在电荷上的力。 2 电磁能量方程里 电磁力是不出现的。出现的项是 （1）电流在电场下的做功 （2） 电流消耗 （Joule heating） （3）电磁能量变化 （4） Poynting 矢量 表示的电磁能量传递； 表示电流在电场下的做功转换为 焦耳加热、电能和磁能增加，以及电磁能量传递； 电磁能量方程是由Maxwell 方程组推出的 3 你列出的方程 我看不懂， Vz是什么？ Pz是什么？ 从哪里来的？ 我想这是你得不到反馈的主要原因 |
3楼2014-11-01 21:44:42
4楼2014-11-02 09:51:37
pippi6
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【答案】应助回帖
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我明白了，你是在想力学里的能量方程。这时，电磁力可以出现。但是，那是力学的能量方程，并非电磁学的能量方程。在力学的能量方程中， 力做功转换为动能和内能，所以牵扯到速度和压力。但是，在纯粹的电磁学环境下，介质是不动的，而且基本上就是真空。所以电磁能不能转化为动能和内能。但是，比如如果是有导电流体存在，像MHD，那么电磁力亦会出现在能量方程里。那时就有了电磁能量和动能、内能的交换。所以，某种意义上你是对的，即如果有可运动的电磁流体（比如等离子体）， 电磁力会耦合到能量方程里。 关于经典的电磁能量方程，在经典的电动力学教科书中都能找到，比如 Jackson 的 Classical Electrodynamics 或者 郭硕鸿的“电动力学” 都有。我只有纸质版的，在网上应该能找到 |
5楼2014-11-02 12:36:25
6楼2014-11-02 13:10:29
sciencejoy
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7楼2014-11-02 13:47:40
8楼2014-11-02 14:13:43
pippi6
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【答案】应助回帖
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实际上，电磁学里的能量方程并非一个独立的方程（力学的能量方程亦是如此），是可以由Maxwell方程组导出的。这和热力学的能量方程不太一样。E . J 其实就是所谓的Joule heating，因为用到了Ohm定律。但是，如果介质有速度u，Ohm 定律 是 sigma （E+uXB）=J，所以就耦合上了速度u。这在通常的Poynting 定理（电磁学能量方程）没有处理。楼主实际上问了一个很有意思的问题，即如果并没有电流消耗（焦耳热），只有电磁力做功，那么电磁能量和机械能是如何转换的？这一点在Poynting 定理没有反应出来。一个典型的例子是电机，电能转化为机械能这个现象并未在电磁学能量方程中体现出来。 应该注意的是，这些讨论都只有理论理解的意义，即理解电磁能量是如何转换为机械能的。但是对过程的控制和描述并不需要能量方程。 |
9楼2014-11-02 18:40:34
10楼2014-11-02 19:11:35
