電磁場(chǎng)的動(dòng)量實(shí)際上由兩部分組成,包括帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量和電磁場(chǎng)本身的電磁動(dòng)量。
既然你已經(jīng)寫(xiě)出了動(dòng)量守恒方程,你不應(yīng)該知道這個(gè)方程的每一項(xiàng)意味著什么。
等號(hào)左邊的f指的是帶電粒子所受的力。 它實(shí)際上等于帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量的變化率。 右邊的第二項(xiàng)代表電磁場(chǎng)本身的動(dòng)量。
顯然,在動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)中,即使沒(méi)有帶電粒子,電磁場(chǎng)本身的動(dòng)量分布也會(huì)隨著電磁場(chǎng)本身的變化而變化。 這種變化意味著電磁場(chǎng)的動(dòng)量從一個(gè)區(qū)域轉(zhuǎn)移到另一個(gè)區(qū)域。 與能量流密度類(lèi)似,我們可以引入動(dòng)量流密度來(lái)描述電磁場(chǎng)攜帶的動(dòng)量的空間轉(zhuǎn)移。 這個(gè)動(dòng)量流是方程右側(cè)的第一項(xiàng),它等于麥克斯韋張量的散度。
因此,整個(gè)方程用物理語(yǔ)言來(lái)描述,即:
帶電粒子和電磁場(chǎng)之間發(fā)生動(dòng)量交換。 在一定的封閉區(qū)域內(nèi),帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量被傳遞出去。 這部分動(dòng)量被賦予給電磁場(chǎng),傳導(dǎo)給電磁場(chǎng)的動(dòng)量有一部分通過(guò)動(dòng)量流流到這個(gè)區(qū)域之外,其余的就是這個(gè)封閉區(qū)域內(nèi)部的電磁場(chǎng)動(dòng)量。 在此過(guò)程中動(dòng)量守恒定律什么時(shí)候?qū)W,封閉區(qū)域內(nèi)帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量和電磁場(chǎng)動(dòng)量的總變化率應(yīng)與穿過(guò)區(qū)域界面的總動(dòng)量流符號(hào)相同。 整個(gè)空間中電磁場(chǎng)動(dòng)量與帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量之和守恒。
一些注意事項(xiàng):
1.牛頓第三定律不是基本定律動(dòng)量守恒定律什么時(shí)候?qū)W,動(dòng)量守恒定律才是。 所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)電磁學(xué)中有很多不符合牛頓第三定律的現(xiàn)象。 原因是電磁場(chǎng)帶走了部分動(dòng)量,使得帶電粒子的機(jī)械動(dòng)量不再守恒,帶電粒子之間的力也不再守恒。 符合牛頓第三定律。
2、牛頓第二定律更準(zhǔn)確的表述應(yīng)該是:力等于機(jī)械動(dòng)量的變化率。 這個(gè)說(shuō)法在相對(duì)論力學(xué)中仍然成立。
3、原則上,電磁場(chǎng)分布在整個(gè)空間。 因此,當(dāng)我們談?wù)搫?dòng)量守恒時(shí),我們必須指的是整個(gè)空間中總電磁動(dòng)量和機(jī)械動(dòng)量之和的守恒。 否則,只要研究一個(gè)封閉區(qū)域,就必須寫(xiě)出從這個(gè)封閉區(qū)域流出(或流入)的電磁動(dòng)量,也就是方程右邊的第一項(xiàng)。 這與我們已經(jīng)熟悉的流體中的連續(xù)性方程、電荷守恒的動(dòng)力學(xué)方程以及電磁場(chǎng)中涉及能流密度的能量守恒方程是相同的。
