• 麥克斯韋應力張量

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    麥克斯韋應力張量(以 James Clerk Maxwell 的名字命名)是經典電磁學中使用的對稱二階張量,用于表示電磁力和機械動量之間的相互作用。在簡單的情況下,例如在均勻磁場中自由移動的點電荷,很容易根據洛倫茲力定律計算電荷上的力。

    當情況變得更加復雜時,這個普通的過程會變得不切實際地困難,因為方程式跨越多條線。因此,在麥克斯韋應力張量中收集許多這樣的術語,并使用張量算術來找到手頭問題的答案是很方便的。

    電磁學的相對論公式中,麥克斯韋張量作為電磁應力-能量張量的一部分出現,電磁應力-能量張量是總應力-能量張量的電磁分量。后者描述了時空中能量和動量的密度和通量。

    動機

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    如下所述,電磁力用 E {\displaystyle \mathbf {E} } 和 B {\displaystyle \mathbf {B} } 來表示。 使用向量微積分和麥克斯韋方程組,在包含 E {\displaystyle \mathbf {E} } 和 B {\displaystyle \mathbf {B} } 的項中尋求對稱性,并引入麥克斯韋應力張量簡化了結果。

    • 從洛倫茲力定律開始 F = q ( E + v × B ) = ∫ ( E + v × B ) ρ d τ {\displaystyle {\begin{aligned}\mathbf {F} &= q(\mathbf {E} +\mathbf {v} \times \mathbf {B} )\\[3pt]&=\int (\mathbf {E} +\mathbf { v} \times \mathbf {B} )\rho \mathrm {d} \tau \end{aligned}}} 每單位體積的力是f = ρ E + J × B {\displaystyle \mathbf {f} =\rho \mathbf {E} +\mathbf {J} \times \mathbf {B} }

    應力張量

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