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