
【電】 electromagnetic energy
electricity
【計】 telewriting
【化】 electricity
【醫】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【化】 magnetic energy
電磁能(Electromagnetic Energy)指由電場和磁場相互作用産生、并通過電磁波形式傳播的能量。它是電磁場攜帶的能量總和,遵循麥克斯韋方程組描述的物理規律,其能量密度公式可表示為:
$$ u = frac{1}{2} left( varepsilon_0 E + frac{1}{mu_0} B right) $$ 其中 $varepsilon_0$ 為真空介電常數,$mu_0$ 為真空磁導率,$E$ 和 $B$ 分别為電場和磁場的強度。
能量構成
電磁能包含電場分量($frac{1}{2} varepsilon_0 E$)與磁場分量($frac{1}{2mu_0} B$)。時變電場激發磁場,時變磁場激發電場,二者相互轉化形成能量振蕩(參考:《電磁學》趙凱華著)。
傳播形式
以橫波形式在真空或介質中傳播,速度取決于介質屬性(真空光速 $c approx 3 times 10text{m/s}$)。能量通量由坡印廷矢量 $vec{S} = frac{1}{mu_0} (vec{E} times vec{B})$ 描述(來源:University Physics, Young & Freedman)。
頻譜範圍
覆蓋從極低頻(ELF)至伽馬射線的連續頻譜,不同頻段對應無線電波、紅外線、可見光、X射線等應用場景(依據:國際電信聯盟無線電頻譜分類标準)。
注:經典電磁理論由麥克斯韋方程組統一描述,量子層面需結合量子電動力學(QED)理論(來源:《費曼物理學講義》第三卷)。
電磁能是電磁場所具有的能量,是電場能與磁場能的總和。以下從定義、組成、轉化及應用等方面詳細解釋:
電磁能來源于電磁場,通過電場強度(E)、電位移(D)、磁場強度(H)和磁感應強度(B)等物理量描述。其數學表達式為: $$ W = frac{1}{2} int ( mathbf{E} cdot mathbf{D} + mathbf{H} cdot mathbf{B} ) , dV $$ 其中積分覆蓋整個電磁場存在的空間。電磁能具有彌散性,分布于整個場空間,而非局限于特定物體。
電磁場通過洛倫茲力對運動電荷做功,實現與其他能量的相互轉化:
如需更深入的技術細節,可參考電磁學教材或專業文獻。
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