เสาอากาศส่งหรือรับข้อมูลโดยการแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ดังนั้น พลังงานและกำลังจึงเป็นพารามิเตอร์สำคัญที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้ และจำเป็นต้องกล่าวถึง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
ในทุกขณะ คลื่นสามารถอธิบายได้ด้วยเวกเตอร์สองตัวนี้ รูปด้านล่างแสดงส่วนประกอบของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย และสนามแม่เหล็กก็ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายเช่นกัน ในขณะที่สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะตั้งฉากซึ่งกันและกัน
เวกเตอร์พอยน์ติง
เวกเตอร์พอยน์ติง (Poynting vector) อธิบายถึงพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง เวกเตอร์นี้ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดยจอห์น เฮนรี พอยน์ติง (John Henry Poynting) ในปี ค.ศ. 1884 และตั้งชื่อตามเขา
คำจำกัดความ: เวกเตอร์พอยน์ติงแสดงอัตราการถ่ายโอนพลังงานต่อหน่วยพื้นที่
หรืออีกวิธีหนึ่ง: พลังงานที่คลื่นนำพาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่นั้น คำนวณได้จากเวกเตอร์พอยน์ติง (Poynting vector)
เวกเตอร์ Poynting จะถูกแทนด้วยS.
หน่วย
หน่วย SI ของเวกเตอร์พอยน์ติงคือ วัตต์ต่อตารางเมตร (W/m²)
นิพจน์คณิตศาสตร์
เวกเตอร์ Poynting ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ซึ่งอธิบายถึงกำลังที่เกี่ยวข้องกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีนิยามดังนี้:
ที่ไหนEคือเวกเตอร์ความเข้มสนามไฟฟ้า และHคือเวกเตอร์ความเข้มของสนามแม่เหล็ก
การหาค่าเวกเตอร์พอยน์ติง
เพื่อให้เข้าใจเวกเตอร์ Poynting ได้ดียิ่งขึ้น เรามาลองหาที่มาของสูตรทีละขั้นตอนกัน
พิจารณาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ตั้งฉากกับพื้นที่ A ซึ่งตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจาย (โดยกำหนดให้เป็นแกน X) ในช่วงเวลาเล็กน้อย dt คลื่นจะเคลื่อนที่ได้ระยะทาง dx:
ที่ไหนSเวกเตอร์ Poynting คือเวกเตอร์ Poynting สมการข้างต้นแสดงถึงพลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ ณ เวลาใด ๆ ซึ่งเป็นความหมายทางกายภาพของเวกเตอร์ Poynting
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
วันที่เผยแพร่: 15 พฤษภาคม 2569
