Teori Antena - Vektor Poynting
Antena memancarkan energi elektromagnetik untuk mengirim atau menerima informasi. Oleh karena itu, istilahnyaEnergy dan Powerdikaitkan dengan gelombang elektromagnetik ini dan kita harus membahasnya. Gelombang elektromagnetik memiliki medan listrik dan magnet.
Pertimbangkan gelombang setiap saat, yang dapat dilihat di kedua vektor. Gambar berikut menunjukkan representasi komponen medan listrik dan magnet dalam suatu gelombang elektromagnetik.
Gelombang listrik hadir vertikal terhadap perambatan gelombang EM, sedangkan gelombang magnet berada secara horizontal. Kedua bidang berada pada sudut siku-siku satu sama lain.
Vektor Poynting
Vektor poynting menjelaskan energi Gelombang EM per satuan waktu per satuan luas pada saat tertentu. John Henry Poynting pertama kali vektor ini diturunkan pada tahun 1884 dan karena itu dinamai menurut namanya.
Definition - "Vektor poynting memberikan kecepatan transfer energi per satuan luas"
atau
"Energi yang dibawa gelombang per satuan waktu per satuan luas diberikan oleh vektor Poynting."
Vektor poynting diwakili oleh Ŝ.
Unit
Satuan SI dari vektor Poynting adalah W/m2.
Ekspresi Matematika
Kuantitas yang digunakan untuk mendeskripsikan daya yang terkait dengan gelombang elektromagnetik adalah sesaat Poynting vector, yang didefinisikan sebagai
$$ \ hat {S} = \ hat {E} \ times \ hat {H} $$Dimana
$ \ hat {S} $ adalah vektor Poynting instan (W/m2).
$ \ hat {E} $ adalah intensitas medan listrik sesaat (V/m).
$ \ hat {H} $ adalah intensitas medan magnet sesaat (A/m).
Hal penting yang perlu dicatat di sini adalah bahwa besarnya E lebih besar dari H dalam gelombang EM. Namun, keduanya menyumbang jumlah energi yang sama. Ŝ adalah vektor yang memiliki arah dan besaran. Arah Ŝ sama dengan kecepatan gelombang. Besarannya tergantung pada E dan H.
Penurunan Vektor Poynting
Untuk mendapatkan gambaran yang jelas tentang vektor Poynting, mari kita lihat penurunan vektor Poynting ini, dalam proses langkah demi langkah.
Mari kita bayangkan bahwa Gelombang EM, melewati area (A) yang tegak lurus dengan sumbu X di mana gelombang bergerak. Saat melewati A, dalam waktu yang sangat kecil (dt), gelombang menempuh jarak (dx).
$$ dx = C \ dt $$Dimana
$$ C = kecepatan \ of \ light = 3 \ times 10 ^ {8} m / s $$ $$ volume, dv = Adx = AC \ dt $$ $$ d \ mu = \ mu \ dv = (\ epsilon_ {0} E ^ {2}) (AC \ dt) $$ $$ = \ epsilon_ {0} AC \ E ^ {2} \ dt $$Oleh karena itu, Energi yang ditransfer dalam waktu (dt) per area (A) adalah -
$$ S = \ frac {Energi} {Waktu \ times Area} = \ frac {dW} {dt \ A} = \ frac {\ epsilon_ {0} ACE ^ {2} \ dt} {dt \ A} = \ epsilon_ {0} C \: E ^ {2} $$Sejak
$$ \ frac {E} {H} = \ sqrt {\ frac {\ mu_ {0}} {\ epsilon_ {0}}} \ lalu \ S = \ frac {CB ^ {2}} {\ mu_ {0 }} $$Sejak
$$ C = \ frac {E} {H} \ lalu \ S = \ frac {EB} {\ mu_ {0}} $$ $$ = \ hat {S} = \ frac {1} {\ mu_ {0 }} (\ hat {E} \ hat {H}) $$Ŝ menunjukkan vektor Poynting.
Persamaan di atas memberi kita energi per satuan waktu, per satuan luas pada saat tertentu, yang disebut sebagai Poynting vector.