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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 基础物理 » 电磁力在能量方程中的表达
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pippi6

铁杆木虫 (著名写手)

工程和科学数值计算咨询

【答案】应助回帖

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10楼: Originally posted by tingjain at 2014-11-02 19:11:35
你讲的好深奥，根据你的意思，我理解的是，在力学的能量方程里面，电磁力项是零？...

是这样，电磁力和其他体积力（比如重力）一样会出现在力学能量方程里，并无不同。但它描述的是电磁力如何转化为机械能，即动能和势能（压力能也算一种势能）。但是，只有在Poynting定理（电磁学能量方程），才能描述电磁能如何通过Poynting矢量，在空间中传播，最终转化为电磁力做功。
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11楼2014-11-02 19:40:31
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tingjain

金虫 (小有名气)
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11楼: Originally posted by pippi6 at 2014-11-02 19:40:31
是这样，电磁力和其他体积力（比如重力）一样会出现在力学能量方程里，并无不同。但它描述的是电磁力如何转化为机械能，即动能和势能（压力能也算一种势能）。但是，只有在Poynting定理（电磁学能量方程），才能描 ...

噢，我好像大概懂你的意思了。那我现在只关注力学能量方程，关注电磁力转化为机械能，你是说电磁力和其他体积力一样会出现在力学能量方程里，并无不同？这点在哪本书或者那篇文献里有提到吗？我想引用参考下，谢谢！
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12楼2014-11-02 20:21:22
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pippi6

铁杆木虫 (著名写手)

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【答案】应助回帖

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12楼: Originally posted by tingjain at 2014-11-02 20:21:22
噢，我好像大概懂你的意思了。那我现在只关注力学能量方程，关注电磁力转化为机械能，你是说电磁力和其他体积力一样会出现在力学能量方程里，并无不同？这点在哪本书或者那篇文献里有提到吗？我想引用参考下，谢谢 ...

其实，力学能量方程无非是利用动量方程（Newton定律）点乘速度矢量得出。如果在动量方程里有体积力（包括电磁力），那么这项自然也就出现在能量方程里，何用引用文献？任何一本经典流体力学教科书里都应该有。比如， G.K. Batchelor，A Introduction of Fluid Dynamics, 1967, Chapter 3.4 Changes in the internal energy of a fluid in motion, Eq. (3.4.1). 我假定你是流体背景， 从你写的方程来看。
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13楼2014-11-02 20:47:20
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tingjain

金虫 (小有名气)
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13楼: Originally posted by pippi6 at 2014-11-02 20:47:20
其实，力学能量方程无非是利用动量方程（Newton定律）点乘速度矢量得出。如果在动量方程里有体积力（包括电磁力），那么这项自然也就出现在能量方程里，何用引用文献？任何一本经典流体力学教科书里都应该有。比如 ...

哎，我想法是跟你一样的啊，我觉得理所当然就是那样根据动量方程推出。但是我看的那些文献，他们都是动量方程里面有ρE电磁力这一项，能量方程里面却没有这一项，然后只有一篇文献，提到了能量方程里也有电磁力项，表达式是电流的平方除上电阻。跟我和你想的不一样，所以我就想是不是我有什么没搞清楚的地方。
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14楼2014-11-02 20:55:08
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pippi6

铁杆木虫 (著名写手)

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14楼: Originally posted by tingjain at 2014-11-02 20:55:08
哎，我想法是跟你一样的啊，我觉得理所当然就是那样根据动量方程推出。但是我看的那些文献，他们都是动量方程里面有ρE电磁力这一项，能量方程里面却没有这一项，然后只有一篇文献，提到了能量方程里也有电磁力项， ...

但是， ρE这一项通常是没有的。因为大多数情况下流体是电中性的，即 ρ=0.但 lorentz 力 JXB是有的。
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15楼2014-11-02 21:10:09
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tingjain

金虫 (小有名气)
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15楼: Originally posted by pippi6 at 2014-11-02 21:10:09
但是， ρE这一项通常是没有的。因为大多数情况下流体是电中性的，即 ρ=0.但 lorentz 力 JXB是有的。...

噢。。。不过我研究的流体是有电荷密度的，不是零

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16楼2014-11-02 21:14:30
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pippi6

铁杆木虫 (著名写手)

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16楼: Originally posted by tingjain at 2014-11-02 21:14:30
噢。。。不过我研究的流体是有电荷密度的，不是零
...

噢？ 这倒要请教。我只知道等离子体有局部的非电中性，即在Debye长度内的非电中性。还没听说过大范围的非电中性的流体，能够告诉我是什么性质的流体吗？是什么力维持了非电中性这样强大的电场？
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17楼2014-11-02 21:20:36
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tingjain

金虫 (小有名气)
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17楼: Originally posted by pippi6 at 2014-11-02 21:20:36
噢？ 这倒要请教。我只知道等离子体有局部的非电中性，即在Debye长度内的非电中性。还没听说过大范围的非电中性的流体，能够告诉我是什么性质的流体吗？是什么力维持了非电中性这样强大的电场？...

嗯。。。应该也是局部的，可能就是跟你说的一样，迪拜长度内的。就是普通的电解质溶液，它在微尺度下，跟通道壁面接触的地方有双电层，然后在压力的作用下，由于这个双电层的存在，会产生流动电势，传导电流等，是一个挺微弱的电场

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18楼2014-11-02 21:34:36
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pippi6

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【答案】应助回帖

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18楼: Originally posted by tingjain at 2014-11-02 21:34:36
嗯。。。应该也是局部的，可能就是跟你说的一样，迪拜长度内的。就是普通的电解质溶液，它在微尺度下，跟通道壁面接触的地方有双电层，然后在压力的作用下，由于这个双电层的存在，会产生流动电势，传导电流等，是 ...

嗯，这么说是电化学势维持的非电中性。不过，等离子体的非电中性是震荡的，高频的。几乎可以肯定，你要的能量方程里电磁力项 应该是  Ez uz  rho。祝你好运。
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19楼2014-11-02 21:46:57
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tingjain

金虫 (小有名气)
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19楼: Originally posted by pippi6 at 2014-11-02 21:46:57
嗯，这么说是电化学势维持的非电中性。不过，等离子体的非电中性是震荡的，高频的。几乎可以肯定，你要的能量方程里电磁力项 应该是  Ez uz  rho。祝你好运。...

嗯啊，很感谢你，给我科普了这么多！

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20楼2014-11-02 22:13:44
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