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Concept
Vecteur de Poynting
Résumé
En physique, le vecteur de Poynting est la densité de flux liée à la propagation de l'onde électromagnétique. Sa direction est la direction de propagation. On le note , , ou .
Le flux du vecteur de Poynting à travers une surface (fermée ou non) est égal à la puissance véhiculée par l'onde à travers cette surface. Le module de ce vecteur est donc une puissance par unité de surface, c'est-à-dire une densité de flux d'énergie ; il est homogène à un éclairement énergétique et à une exitance énergétique ; et, dans le Système international (SI) d'unités, il s'exprime en watts par mètre carré.
L'éponyme du vecteur de Poynting est le physicien anglais John Henry Poynting (-) qui l'a introduit en . Oliver Heaviside (-) l'a découvert quelques mois plus tard et de manière indépendante.
Le Vocabulaire électrotechnique international (VEI) définit le vecteur de Poynting comme le produit vectoriel du champ électrique par le champ magnétique du champ électromagnétique en un point donné :
L'expression ci-dessus est connue comme la forme d'Abraham.
Dans le vide, le champ magnétique est en tout point égal au quotient de l'induction magnétique par la constante magnétique :
de sorte que, dans le vide, la définition précédente du vecteur de Poynting est équivalente à :
Par définition du produit vectoriel, le vecteur de Poynting est un vecteur axial, orthogonal aux deux vecteurs et , tel que les trois vecteurs , et forment un trièdre direct ou un trièdre rétrograde selon l'orientation de l'espace ; et la norme du vecteur de Poynting est égale au produit des normes des deux vecteurs et du sinus de leur angle :
Soient et le champ électrique et le champ magnétique. La conservation de l'énergie électromagnétique à travers une surface s'exprime, dans sa forme locale (souvent appelée théorème de Poynting), comme une équation de conservation :
avec le temps, la densité volumique d'énergie du champ électromagnétique, le flux d'énergie surfacique sortant, et le terme source : la densité volumique d'énergie gagnée ou perdue.
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