电磁动量问题研究
摘 要：本文涉及的麦克斯韦方程组、坡印亭定理、安培环路定律，电磁与电荷系统动量守恒定律以及能量守恒等诸多理论知识，主要采用对比的方法探讨了电磁波理论的力学特性，并给出了电磁波力学新的方法和思路，表明了电磁动量能够向系统冲量进行转化，对于开展宇航动力理论研究具有实用价值。
关键词：物理学 电磁力学 电磁动量 宇航动力
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）04（b）-0159-02
众所周知，物理学是以实验为基础的一门科学，其崇尚理性并非常注重逻辑推理。因为自然界不会主动告诉我们其本质规律与内在联系，因此，这门科学也充满了想象力，需要我们不断去洞察和思考。实践证明，通过物理学的研究，所发现和形成的基本概念、基本理论、实验方法、精密测试技术等，如今已被其他学科广泛得以推广应用，发挥着巨大的价值。其不仅使人类更加理性地认识我们生活的物质世界，推动了科学技术的革命与创新，同时对于人类物质世界的繁荣以及人类社会的文明与进步，也起到了十分重要的推动和促进作用。
电磁作为特殊物质之一，其与其他物质同样存有能量，且可以与其他物质实现能量的转换，符合能量与动量守恒规律，本文重点对这一内容进行了探讨研究，即主要通过电磁与带电系统之间发生相互作用，以及电磁能量与系统机械能的相互转换作用，有效证明电磁动量能够转化成带电体系统冲量，例如火箭的反冲过程，并且提出了该理论在航天航空、宇航动力学上的实用价值。
1 通过带电系统与电磁波组成体系模型，验证系统的总动量守恒规律
物质系统与电磁波之间的相互作用，大致可以归纳为如下四个类型。
1.1 光电效应
主要指光子与束缚电子之间发生作用，其中金属中的束缚电子完全吸收了光子的hv，让e成为一个自由电子从金属表面得以逸出。由于e吸收了光子的全部能量从金属表面脱离出来，因此能量是守恒的，系统的总动量也是守恒的。
1.2 康普顿效应
其大致相当于是光子与自由电子之间发生作用，此时自由电子只吸收了光子能量中的一部分，就是光子能量失去的这部分，使飞行方向发生了偏转。在康普顿效应中，e与光子弹性碰撞，因此能量与动量是守恒的。
如果光子与外层电子发生碰撞时，其中光子的部分能量会传递给了电子，此时散射光子的能量会减少，导致散射光波长比入射光波长大，而反冲电子动能与光子能量之差相等。由此可证，微观粒子在发生相互作用时，是遵循动量、能量守恒定律的。
通过观察我们发生，反冲电子受到的冲量（力）为光子传递（光量子）动量，这时的作用力与牛顿第三定律并不相符。
1.3 黑体辐射
光子能够被物质发射或者吸收，在此过程中，是遵守动量、能量守恒定律的。
1.4 电磁感应
带电系统与电磁波共同组成了电磁体系，带电系统与电磁波能够进行能量和动量的交换，在单位时间内如果带电系统动量增加，则与电磁波动量输入相等。电磁波能量由发信天线辐射而出，之后沿着各个方向向前进行传播。如果在交变电磁波中置入一条导线，因磁力线会对导线进行切割，会在导线两端激励产生交变电压，即电动势，它的频率和发信频率是相同的。当导线处于闭合状态时，会产生感应电流。流入带电系统的电磁动量之于带电系统所作的功率可用公式表示为：
以下针对我们针对电磁波与带电系统的相互作用，通过动力学方法进行探索分析。换句话说，即研究电磁波之于带电系统在宏观运动时的受力情况，其中的关键是对电磁能量、动量传递的研究。电磁波之于带电系统的作用遵守能量、动量守恒规律，此时的带电系统所受冲量（力）为电磁波传递动量，然而带电系统中电子所受作用力与牛顿第三定律并不相符。
2 电磁能量的传播
通过麦克斯韦方程组可以表明：电场变化会使其周围空间有磁场产生，该磁场会环绕变化电场进行闭合，而磁场变化同样会使其周围空间有电场产生，该电场同样会环绕变化磁场进行闭合。因此，交变电场与交变磁场之间就会形成一个互相耦连的、不间断的、旋涡状的电磁场整体。当该电磁场由空间的某一点开始后，即会逐点相邻地按照恒定速度C向外进行传播。如此传播下去就会形成电磁波。对于已经发射出去的电磁波来说，就是在激发场源消失的情况下，其仍会继续存在和向前进行传播。因此，电磁能够与电荷和电流相脱离，单独存在的，通常按照波形进行运动。电磁能量在电磁场里是以体能密度来定域的。电磁场在空间里按照确定的速度进行传播。有实验可证，当观测点处于发射源较远距离时，需要经常一段时间，观测点才能收到场源发射过来的电磁波信号，这就表明电磁波传播是要经常一定时间才能完成的；电磁波是有能量的。电动力学研究表明，平面正弦电磁波能量的传播速度也即电磁波（相位）的传播速度（大小和方向）。可见，在单位时间内流过垂直于传播方向单位面积的能量应该是：
当电磁波传播的同时，电磁能量也随之进行传播。某一空间点上电磁场的能量密度（单位体积内电磁场的能量）应该是：电磁波的能流密度矢量。
大小—— 在单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的能量；方向—— 电磁波的传播方向。
针对电磁场而言，我们从力、能角度探讨研究，可以分别得到两个物理量（表征电磁场性质），应当从能量角度揭示出物理现象的本质：例如，在电场中电势能与重力势能、粒子动能之间的转换，电路中电能、化学能、内能之间的转换，磁现象电本质其实就是运动电子所产生的磁场，而电磁感应现象的本质就是能量转化和能量守恒，麦克斯韦电磁场理论就是以能量转化和能量守恒为本质依据的，电磁波传播的本质就是传播能量与动量，电磁振荡的本质就是电场能和磁场能之间的相互转化和能量守恒，以上表明电磁波不仅传播能量，同时还传播动量，以下探讨电磁波的传播动量问题。
3 电磁波之于带电系统的作用
该式也表明了系统中的电子所受作用力的原因，其与牛顿第三定律并不相符，具体表现在带电系统之于电磁波能量和动量的接受（感应电流）。我们若应用该作用力让系统在外太空做定向运动，就能够为航天航空、航天动力提供一种新的设计方案，其在航天航空和宇航动力方面具有很广的实用价值。
4 结语
针对本文带电系统的讨论，都是在能量守恒定理、动量守恒规律基础上进行的，如果是非纯电阻电路系统，则：电功=电热+电路中转化成的其他形式的能，如果系统电路里有电流通过，电能就会转化为其他形式的能，发生物理变化。带电系统中的电流通过用电器作功（电场力移动，电荷作正功），电能会转化成其他形式的能。非纯电阻电路中，电功W>电热Q。该系统中，因有电磁波输入，带电系统电路里的电功会有部分产生电热，其他部分转变为机械功。即W=E机+Q。具体而言就是：
参考文献
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