Wektor Poyntinga
Fale elektromagnetyczne posiadają zdolność do przenoszenia energii od punktu do punktu. Szybkość przepływu energii przez jednostkową powierzchnię płaskiej fali elektromagnetycznej opisujemy wektorem \( {\bf S } \) zwanym wektorem Poyntinga. Wektor \( {\bf S } \) definiujemy za pomocą iloczynu wektorowego
W układzie SI jest on wyrażony w \( W/m^{2} \), kierunek \( {\bf S } \) pokazuje kierunek przenoszenia energii. Wektory \( {\bf E } \) i \( {\bf B } \) są chwilowymi wartościami pola elektromagnetycznego w rozpatrywanym punkcie.
Przykład 1: Obliczanie natężenia sygnału, amplitudy pola elektrycznego oraz magnetycznego dla danej radiostacji
Na zakończenie rozpatrzmy radiostację o mocy \( P_0 = 30 \) kW wysyłającą fale izotropowo (jednakowo w każdym kierunku). Obliczmy jakie natężenie sygnału (moc na jednostkę powierzchni) odbieramy w odległości \( r = 10 \) km od nadajnika i jaka jest amplituda pola elektrycznego i pola magnetycznego docierającej fali elektromagnetycznej.
Ponieważ moc emitowana jest we wszystkich kierunkach to znaczy jest równomiernie rozłożona na powierzchni sfery więc średnia wartość wektora Poyntinga w odległości \( r \) od źródła ma wartość
Podstawiając dane, otrzymujemy \( {\overline{{S}}=}24 \mu W/m^{2} \).
Na podstawie wyrażenia Widmo fal elektromagnetycznych-( 4 ) \( E = cB \), więc możemy zapisać średnią wartość wektora Poyntinga w postaci
Jeżeli natężenie pola \( {\bf E } \) zmienia się sinusoidalnie to wartość średnia \( {\overline{{E^{{2}}}}=E_{{0}}^{{2}}/{2}} \), a stąd
na tej podstawie
Podstawiając dane, otrzymujemy \( E_0=0.13 V/m \).
Wreszcie obliczamy pole \( B_0 \)
Otrzymujemy wartość \( B_0 = 4·10^{-10} T \). Zauważmy jak małe jest pole magnetyczne.