1. 正午强阳光能流密度计算
物理系教师背景
在讲解电磁波能量密度与波阻抗时,需要用自然界直观的阳光数据向学生演示。
问题
验证典型正午太阳辐射对应的电场、磁场强度的能流是否接近 1 kW/m²。
如何使用
在电场强度中填入 613.8 并选择 V/m,在磁感应强度中填入 2.047 并选择 µT,夹角保持 90°。
结果
计算器得出能流密度 S ≈ 999.85 W/m²,电能与磁能密度均为约 1.67 µJ/m³,验证了理论平面波能量特性。
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电磁场的能流密度 S = E × H = (1/μ₀) E × B:E、B 单位可选,输出辅助场 H = B/μ₀、能流密度 S = E·B·sinθ/μ₀(W/m²)、电与磁能量密度以及平面波条件 u_E = u_B(此时 S = c·u)的检验。锚点:正午强阳光约为 E ≈ 614 V/m、B ≈ 2.05 µT,携约 1 kW/m² 的能流;100 W 灯泡在一米外只送出约 7.96 W/m²。
执行
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案例
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工具使用指南
坡印廷矢量计算器用于快速计算电磁场的能流密度 S = E × H = (1/μ₀) E × B,支持多种电场和磁场工程单位转换,并同步输出辅助磁场强度 H、电磁能量密度及平面波能量关系检验结果。
背景
在讲解电磁波能量密度与波阻抗时,需要用自然界直观的阳光数据向学生演示。
问题
验证典型正午太阳辐射对应的电场、磁场强度的能流是否接近 1 kW/m²。
如何使用
在电场强度中填入 613.8 并选择 V/m,在磁感应强度中填入 2.047 并选择 µT,夹角保持 90°。
结果
计算器得出能流密度 S ≈ 999.85 W/m²,电能与磁能密度均为约 1.67 µJ/m³,验证了理论平面波能量特性。
背景
正在完成电磁辐射作业,需估算 100 W 点光源在 1 米距离处的坡印廷矢量大小与电磁场分量。
问题
快速计算日常微弱辐射场的能流密度,避免手工进行微小量纲换算带来的误差。
如何使用
输入电场强度 54.75 V/m,磁感应强度 182.6 nT,夹角设为 90° 并提交计算。
结果
工具显示能流密度 S ≈ 7.96 W/m²,辅助场 H ≈ 0.145 A/m,与球面辐射平均功率密度的理论值一致。
坡印廷矢量表示电磁场中单位时间内通过垂直于传播方向单位面积的电磁能量,单位为瓦每平方米(W/m²)。
在自由空间传播的横电磁波(TEM 波)中,电场与磁场振动方向相互垂直且垂直于传播方向,夹角为 90°。
在真空或非磁性介质中,辅助磁场强度根据公式 H = B/μ₀ 计算,其中 μ₀ 为真空磁导率。
在真空平面波中,电场能量密度与磁场能量密度严格相等,总能量密度 u 满足能流关系 S = c·u。
电场支持伏每米(V/m)、千伏每米(kV/m)、兆伏每米(MV/m);磁场支持特斯拉(T)、微特斯拉(µT)、纳特斯拉(nT)。