Poyntingáram

Poyntingáram, vagy Poynting-vektor, az elektromágneses mező energiaáramlását jellemző vektor. John Henry Poynting brit fizikus neve fűződik hozzá, aki 1884-ben leírta az energia átadásának törvényszerűségeit elektromágneses mezőkre. A vektor irányát az energia terjedésének iránya határozza meg, nagysága pedig azt adja meg, hogy egy adott felületen mennyi energiamennyiség halad át per időegységben.

Formálisan S = E × H, ahol E az elektromos térerősség, H a mágneses térerősség. SI-egységben S [W/m^2]. Vákuumban és lineáris közegben S = (1/μ0) E × B is írható, ahol B a mágneses indukció. Idő-átlagolt formában, monochromatikus hullámokra ⟨S⟩ = (1/2) Re{E0 × H0*}. Plane-waves esetén ⟨S⟩ és az energia-densitás u kapcsolata általában ⟨S⟩ = u v, ahol v a közeg fázissebessége.

Poynting-tétel szerint az energia megmaradása az EM-mezőben: ∂u/∂t + ∇·S = -J·E, ahol J a vezetőáram. Az energia-densitás vákuumban u = (ε0|E|^2)/2 + |B|^2/(2μ0); közegben u = (1/2)(ε|E|^2 + μ|H|^2).

Alkalmazások közé tartozik az energiaáramlás számítása antennákban és vezetékekben, a sugárzásnyomás becslése, valamint a fény- és rádiófrekvenciás rendszerek tervezése, például napelemek, optikai szálak és holdkomponensek területein. A Poyntingáram alapvető eszköz a elektromágneses mező energetikájának leírásában.