Poynting-Vektor

Der Poynting-Vektor charakterisiert in der Elektrodynamik (einem Teilgebiet der Physik) den Energietransport einer elektromagnetischen Welle. Er ist benannt nach dem britischen Physiker John Henry Poynting.

Der Poynting-Vektor ist ein dreikomponentiger Vektor und zeigt in die Richtung des Energieflusses. Sein Betrag entspricht einerseits der Leistungsdichte der Welle (die Energie, die pro Zeiteinheit durch eine Einheitsfläche senkrecht zum Poynting-Vektor hindurchtritt) und andererseits der Impulsdichte der Welle (der Impuls, der pro Einheitsvolumen im elektromagnetischen Feld gespeichert ist) multipliziert mit dem Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c. Der Betrag des Poynting-Vektors hat somit die Dimension

\mathrm{\frac{Energie}{Fl\ddot{a}che \cdot \mathrm{Zeit}} = \frac{J}{m^2 \cdot s} = \frac{N}{m \cdot s}}

oder äquivalent

\mathrm{\frac{ {Impuls} \cdot {Geschwindigkeit}^2}{Volumen} = N \cdot s \cdot \frac{m^2}{s^2} \cdot \frac{1}{m^3} = \frac{N}{m \cdot s} }

Der Poynting-Vektor wird üblicherweise mit $\vec S$ bezeichnet und ist das Kreuzprodukt aus elektrischer Feldstärke $\vec E$ und magnetischer Feldstärke $\vec H$ .

\vec S=\vec E\times\vec H

In isotropen optischen Medien ist der Poynting-Vektor parallel zum Wellenvektor. In anisotropen optischen Medien, zum Beispiel in doppelbrechenden Kristallen, gilt dies im allgemeinen nicht.

Der Poynting-Vektor beschreibt 3 der 10 unabhängigen Komponenten des Energie-Impuls-Tensors des elektromagnetischen Feldes in der Relativitätstheorie.

Elektrodynamik

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