Сохранение энергии / вектор Пойнтинга

На этой странице указано:

«Единственными парами полей (a,b), для которых мы можем получить ненулевое значение вектора Пойнтинга для большого расстояния r₀ по сфере, являются (R, R); (излучение, излучение) и (2, R ); (релятивистская, радиационная). Причина в следующем. Сферическая поверхность увеличивается как r₀² и каждое поле в этих парах, на этой поверхности, убывает как 1/r₀, значит, их произведение убывает как (1/r₀)². Следовательно, даже если r₀ стремится к бесконечности, поверхностный интеграл (уравнение (33)) вектора Пойнтинга остается неизменным. В этом случае из сферы выходит вполне определенное количество мощности независимо от значения r₀. Таким образом, эта энергия теряется для всегда."

Нет ли здесь ошибки, так как наверняка каждое поле уменьшается по мере 1 р 0 2 , что означает, что их произведение уменьшается как 1 р 0 4 ?

Например, в моих заметках по физике плазмы в середине вывода закона сохранения энергии (где Е ф — энергия электромагнитных полей) оно гласит:

г Е ф   г т "=" ε 0 г 3 Икс Е [ 1 ε 0 мю 0 × Б 1 ε 0 Дж ] + 1 мю 0 г 3 Икс Б ( × Е ) "=" г 3 Икс Дж Е + 1 мю 0 г 3 Икс Е ( × Б ) 1 мю 0 г 3 Икс Б ( × Е )
Использование идентификатора вектора
( Е × Б ) "=" Б ( × Е ) Е ( × Б )
мы можем написать:
г 3 Икс [ Е ( × Б ) Б ( × Е ) ] "=" г 3 Икс ( Е × Б ) "=" С ( Е × Б ) г о "=" 0
что касается Икс поля должны стремиться к нулю, чтобы энергия оставалась конечной.

Это говорит о том, что поля уменьшаются намного быстрее, чем увеличивается окружающая их поверхность, а это означает, что поток не пересекает поверхность на бесконечности, что противоречит веб-странице, указанной в верхней части этого вопроса. Меня очень смущают оба этих объяснения, и я хотел бы знать условия/случаи, при которых поверхностный интеграл вектора Пойнтинга действительно обращается в нуль.

РЕДАКТИРОВАТЬ : Обратите внимание, что для энергосбережения в этом случае г Е ф   г т "=" г 3 Икс   Дж Е должны быть удовлетворены.

Ответы (1)

Наверняка каждое поле убывает как 1 / р 0 2

Нет. Зависимость обратных квадратов закона Кулона неприменима к ускоряющим зарядам. Посмотрите на зависимость от расстояния полей Лиенара-Вихерта точечного заряда в произвольном движении. Член, пропорциональный ускорению, уменьшается как 1 / р 0 , нет 1 / р 0 2 , и заставляет поток Пойнтинга быть ненулевым на бесконечности.

О, хорошо, понятно... Итак, в нерелятивистском пределе поля уменьшаются как ~ 1 р 0 для ускоряющих зарядов?
Не только в нерелятивистском пределе. Поля LW действительны для любой скорости.
Кстати, я лишь мельком взглянул на статью, которую вы читаете, но мне показалось, что она не является основной. Рекомендую относиться к этому скептически.
Ссылка на Википедию в вашем ответе имеет 1 р и 1 р 2 зависимость, но 1 р 2 член умножается на фактор Лоренца...
Да ... Я только что нашел эту веб-страницу, пытаясь понять причину в своих заметках о плазме (цитируется в конце моего вопроса). Я до сих пор не могу понять, почему интеграл исчезает здесь...
Я до сих пор не могу понять, почему интеграл здесь исчезает. Я не думаю, что это так, но я могу что-то упустить.
Интеграл должен обращаться в нуль, иначе величина г Е ф   г т ибо поля не были бы равны полям частиц в плазме, г Е п   г т , что необходимо для сохранения энергии.
Например, если бы мы использовали рассуждение о том, что поля стремятся к нулю на бесконечном расстоянии, «чтобы сохранить энергию конечной», то мы могли бы ошибочно заключить для закона Гаусса, что интеграл по замкнутой поверхности для замкнутых зарядов равен нулю (вместо Вопрос ϵ 0 ), так как электрическое поле обратилось бы в нуль, если бы мы взяли предел бесконечного радиуса!?
Я предполагаю, что они игнорируют радиацию.
Что-либо в gen-ph на Arxiv, вероятно, капризно, и эта статья, кажется, нарушает множество теорем.
Я не вижу смысла в рассуждениях в ваших заметках, как указывает ваш комментарий. Поля могут обнуляться как 1 / р а поверхностный интеграл по бесконечно большой сфере на бесконечности (либо для потока электрического поля, либо для потока вектора Пойнтинга) все еще может быть отличен от нуля. Окончательный интеграл равен нулю, только если нет 1 / р радиационное поле. Я не знаю физики плазмы, но кажется вероятным, что радиационное поле спадает быстрее, чем 1 / р когда есть много зарядов, ускоряющихся в случайных направлениях.
@ G.Smith Да, теперь я считаю, что это связано с дебаевским скринингом и концепцией квазинейтральности: как только вы просматриваете плазму в масштабах длины, превышающих длину Дебая, плазма становится фактически нейтральной, и поэтому вы, вероятно, можете просто сказать, что поля «исчезли».