アンテナ理論-ポインティングベクトル

アンテナは、情報を送信または受信するために電磁エネルギーを放射します。したがって、*エネルギー*および*電力*という用語はこれらの電磁波に関連付けられており、それらについて議論する必要があります。電磁波には電場と磁場の両方があります。

両方のベクトルで見ることができる任意の瞬間の波を考慮してください。次の図は、電磁波の電界成分と磁界成分の表示を示しています。

電波はEM波の伝播に対して垂直に存在し、磁気波は水平に位置しています。両方のフィールドは互いに直角です。

ポインティングベクトル

ポインティングベクトルは、任意の時点での単位面積あたりの単位時間あたりのEM波のエネルギーを表します。 *ジョン・ヘンリー・ポインティング*は1884年にこのベクターを最初に導出したため、彼にちなんで命名されました。

定義-「ポインティングベクトルは単位面積あたりのエネルギー伝達率を与える」

or

「単位面積あたりの単位時間あたりの波のエネルギーは、ポインティングベクトルによって与えられます。」

ポインティングベクトルは*Ŝ*で表されます。

ポインティングベクトルのSI単位は W/m ^ 2 ^ です。

電磁波に関連付けられた電力を記述するために使用される量は、瞬間* Poyntingベクトル*であり、次のように定義されます。

どこで

ここで注意すべき重要な点は、EM波内でEの大きさがHよりも大きいことです。ただし、どちらも同じエネルギー量を提供します。は、方向と大きさの両方を持つベクトルです。 Ŝの方向は、波の速度と同じです。その大きさはEとHに依存します。

ポインティングベクトルについて明確なアイデアを得るために、このポインティングベクトルの導出をステップごとに見ていきましょう。

EM波が、波が移動するX軸に垂直な領域（A）を通過すると想像してみましょう。 Aを通過する間、無限時間（dt）で、波は距離（dx）を進みます。

どこで

したがって、面積（A）あたりの時間（dt）で転送されるエネルギーは-

から

上記の式は、任意の瞬間における単位時間あたりの単位面積あたりのエネルギーを示します。これは*ポインティングベクトル*と呼ばれます。