Anteny emitują energię elektromagnetyczną do przesyłania lub odbierania informacji. Dlatego pojęcia energia i moc są związane z tymi falami elektromagnetycznymi i musimy je omówić. Fala elektromagnetyczna ma zarówno pole elektryczne, jak i magnetyczne.

rozważ falę w każdej chwili, którą można oglądać w obu wektorach. Poniższy rysunek przedstawia reprezentację składników pola elektrycznego i magnetycznego w fali elektromagnetycznej.

fala elektryczna jest obecna pionowo do propagacji fali EM, podczas gdy fala magnetyczna znajduje się poziomo. Oba pola są pod kątem prostym do siebie.

Wektor Poyntinga

wektor Poyntinga opisuje energię fali EM na jednostkę czasu na jednostkę powierzchni w dowolnym momencie czasu. John Henry Poynting po raz pierwszy wyprowadził ten wektor w 1884 roku i stąd został nazwany jego imieniem.

definicja – „wektor Poyntinga daje szybkość transferu energii na jednostkę powierzchni”

lub

„energia, którą fala przenosi na jednostkę czasu na jednostkę powierzchni, jest podana przez wektor Poyntinga.”

wektor Poyntinga jest reprezentowany przez Ŝ.

jednostki

jednostką SI wektora Poyntinga jest W/m2.

wyrażenie matematyczne

ilość używana do opisania mocy związanej z falami elektromagnetycznymi jest chwilowym wektorem Poyntinga, który jest zdefiniowany jako

$$\hat{s} = \hat{E} \times \hat{h}$$

gdzie

• $\hat{s}$ jest chwilowym wektorem Poyntinga (W / m2).

• $\hat{e}$ jest chwilowym natężeniem pola elektrycznego (V / m).

• $\hat{H}$ jest chwilowym natężeniem pola magnetycznego (A / m).

ważnym punktem jest to, że wielkość E jest większa niż h w obrębie fali EM. Jednak oba przyczyniają się do tej samej ilości energii. Ŝ jest wektorem, który ma zarówno kierunek, jak i wielkość. Kierunek fali jest taki sam jak prędkość fali. Jego wielkość zależy od E i H.

wyprowadzenie wektora Poyntinga

aby mieć jasne pojęcie o wektorze Poyntinga, przejdźmy krok po kroku przez wyprowadzenie tego wektora Poyntinga.

wyobraźmy sobie, że fala EM, przechodzi przez obszar (a) prostopadły do osi X, wzdłuż której porusza się fala. Podczas przechodzenia przez a, w infinitesimal time (DT), fala przemieszcza się na odległość (dx).

$$DX = C\ dT$$

Gdzie

$$C = Prędkość\ światła\ 3\razy 10^{8}m/s$$$objętość, DV = Adx = AC\ DT$$$d\mu = \mu\ DV = (\epsilon_{0}E^{2})(AC\ DT)$$$$ = \epsilon_{0} AC \ E^{2}\ DT$$

dlatego, energia przekazywana w czasie (dt) na obszar (a) wynosi −

$$s= \frac{energy}{time\times area} = \frac{DW}{DT\ a} = \frac{\Epsilon_{0}Ace^{2}\ DT}{DT\ a} = \epsilon_{0}C\:E^{2}$$

Since

$$\frac{E}{H} = \sqrt{\frac{\mu_{0}}{\epsilon_{0}}} \ then\ s= \frac{CB^{2}} {\mu_{0}}$ $

Since

$$C = \frac{E} {H} \ then \ s = \frac {EB} {\mu_{0}}$$$$= \hat{S} = \frac{1}{\mu_{0}}(\hat{E}\hat{H})$$

Ŝ oznacza wektor Poyntinga.

powyższe równanie daje nam energię na jednostkę czasu, na jednostkę powierzchni w dowolnym momencie czasu, który nazywany jest wektorem Poyntinga.