
【化】 electromagnetic stress tensor; Maxwell stress tensor
電磁場應力張量(Electromagnetic Stress Tensor)是經典電動力學中描述電磁場動量傳輸特性的核心數學工具。其定義為麥克斯韋方程組導出的二階張量,數學表達式為: $$ T_{ij} = epsilon_0 E_i E_j + frac{1}{mu_0} B_i Bj - frac{1}{2} delta{ij}left( epsilon_0 E + frac{1}{mu_0} B right) $$ 其中$epsilon_0$為真空介電常數,$mu_0$為真空磁導率,$E_i$和$B_i$分别表示電場和磁場的分量。該張量的物理意義在于:通過其散度可計算單位體積内電磁場對物質的動量傳遞率,完整描述了電磁場與帶電物質間的力學相互作用。
在工程應用中,應力張量的積分形式可直接用于計算帶電體所受的總電磁力。例如在電機設計領域,該張量被用于精确計算轉子受到的洛倫茲力分布。其協變形式更在相對論電動力學中成為構建能量-動量守恒定律的基礎框架。
權威參考文獻:
電磁場應力張量(Maxwell Stress Tensor)是電磁學中用于描述電磁場動量分布及與物質相互作用的關鍵概念。以下是綜合多來源的詳細解釋:
電磁場應力張量是二階對稱張量,由麥克斯韋方程組導出,用于量化電磁場在空間中的動量傳遞特性。它通過電場(E)和磁場(B)的分布,反映電磁場對帶電物體施加的機械應力。
電磁場應力張量的公式為: $$ T_{ij} = epsilon_0 E_i E_j + frac{1}{mu_0} B_i Bj - frac{1}{2} delta{ij} left( epsilon_0 E + frac{1}{mu_0} B right) $$ 其中:
電磁場應力張量本質上是洛倫茲力的連續場表述。通過積分形式,它将局域場動量變化與宏觀受力聯繫起來,統一了場與物質的相互作用描述()。
電磁場應力張量是電磁場動量分析的數學工具,将場的動力學行為轉化為應力分布,為電磁力計算和場-物質相互作用研究提供了普適框架。如需進一步公式推導或實例,可參考相關文獻(如中的具體推導)。
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