
【化】 electromagnetic stress tensor; Maxwell stress tensor
电磁场应力张量(Electromagnetic Stress Tensor)是经典电动力学中描述电磁场动量传输特性的核心数学工具。其定义为麦克斯韦方程组导出的二阶张量,数学表达式为: $$ T_{ij} = epsilon_0 E_i E_j + frac{1}{mu_0} B_i Bj - frac{1}{2} delta{ij}left( epsilon_0 E + frac{1}{mu_0} B right) $$ 其中$epsilon_0$为真空介电常数,$mu_0$为真空磁导率,$E_i$和$B_i$分别表示电场和磁场的分量。该张量的物理意义在于:通过其散度可计算单位体积内电磁场对物质的动量传递率,完整描述了电磁场与带电物质间的力学相互作用。
在工程应用中,应力张量的积分形式可直接用于计算带电体所受的总电磁力。例如在电机设计领域,该张量被用于精确计算转子受到的洛伦兹力分布。其协变形式更在相对论电动力学中成为构建能量-动量守恒定律的基础框架。
权威参考文献:
电磁场应力张量(Maxwell Stress Tensor)是电磁学中用于描述电磁场动量分布及与物质相互作用的关键概念。以下是综合多来源的详细解释:
电磁场应力张量是二阶对称张量,由麦克斯韦方程组导出,用于量化电磁场在空间中的动量传递特性。它通过电场(E)和磁场(B)的分布,反映电磁场对带电物体施加的机械应力。
电磁场应力张量的公式为: $$ T_{ij} = epsilon_0 E_i E_j + frac{1}{mu_0} B_i Bj - frac{1}{2} delta{ij} left( epsilon_0 E + frac{1}{mu_0} B right) $$ 其中:
电磁场应力张量本质上是洛伦兹力的连续场表述。通过积分形式,它将局域场动量变化与宏观受力联系起来,统一了场与物质的相互作用描述()。
电磁场应力张量是电磁场动量分析的数学工具,将场的动力学行为转化为应力分布,为电磁力计算和场-物质相互作用研究提供了普适框架。如需进一步公式推导或实例,可参考相关文献(如中的具体推导)。
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