1. 计算太阳光辐射压
空间物理科研人员背景
需要评估近地轨道上阳光对卫星太阳能帆板产生的微小推力与辐射压大小。
问题
已知沿 +z 方向传播的光波电场为 614 V/m、磁感应强度为 2.0474 µT,需获取表面法向为 +z 时的辐射压与张量分布。
如何使用
在 Ex 中填入 614,By 填入 2.0474,单位分别选择 V/m 与 µT,面法向选择 +z 后运行计算。
结果
得出总能量密度约为 3.34 µJ/m³,沿 z 方向面的法向受力约为 3.34 µPa 纯压强。
Elysia Tools
导航
Science & Education
由完整 E、B 矢量计算麦克斯韦应力张量 T_ij = ε₀(E_iE_j − ½E²δ_ij) + (1/μ₀)(B_iB_j − ½B²δ_ij):输出 3×3 矩阵(N/m²)、能量密度、迹检验 tr T = −(u_E+u_B),以及自选法向面上的牵引力 T·n̂。纯场时场线沿自身方向以张力 u 拉拽、以同样大小的压强 u 侧向挤压;平面波的张量收缩为 diag(0, 0, −u)。锚点:阳光的辐射压只有 3.3 µPa;3 MV/m 的空气击穿场沿自身约 40 Pa 张力、侧向挤压同为 40 Pa。
执行
填写表单、运行工具,并在同一页面查看结果。
案例
相关内容
工具使用指南
麦克斯韦应力张量计算器可根据输入的电场矢量(E)与磁感应强度矢量(B)分量,精确计算电磁场中的 3×3 麦克斯韦应力张量矩阵(N/m²)。工具同时提供电场与磁场能量密度、迹检验(tr T = −(u_E+u_B))以及在指定法向平面上的牵引力矢量(T·n̂),帮助物理研究人员与工程人员量化电磁动量流、辐射压及场线张力。
背景
需要评估近地轨道上阳光对卫星太阳能帆板产生的微小推力与辐射压大小。
问题
已知沿 +z 方向传播的光波电场为 614 V/m、磁感应强度为 2.0474 µT,需获取表面法向为 +z 时的辐射压与张量分布。
如何使用
在 Ex 中填入 614,By 填入 2.0474,单位分别选择 V/m 与 µT,面法向选择 +z 后运行计算。
结果
得出总能量密度约为 3.34 µJ/m³,沿 z 方向面的法向受力约为 3.34 µPa 纯压强。
背景
在评估高压放电间隙时,需要计算空气在 3 MV/m 临界击穿场强下的机械应力分布。
问题
量化纯沿 x 轴方向的 3 MV/m 静电场对电极表面产生的场线拉拽力与侧向挤压力。
如何使用
在 Ex 中填入 3,电场单位选择 MVm,其余磁场分量设为 0,面法向选择 +x。
结果
计算出电场能量密度约为 39.84 J/m³,沿 x 方向产生 39.84 Pa 的纵向张力,并在 y 和 z 方向产生 39.84 Pa 的侧向挤压力。
应力张量的迹等于总电磁能量密度的负值,即 tr(T) = −(u_E + u_B),用于表征场的总等效各向同性压力。
表面牵引力是应力张量与指定面法向量的缩并 T·n̂,表示该方向单位面积上受到的电磁力矢量。
沿电场线方向表现为大小为 u 的张力(正值),在垂直于电场线的侧向则表现为大小相同的压强(负值)。
电场支持 V/m、kV/m、MV/m;磁场支持 T(特斯拉)、µT(微特斯拉)和 nT(纳特斯拉)。
计算基于真空介电常数 ε₀ 与真空磁导率 μ₀ 的标准物理常数。