電磁エネルギーは、その電磁波（EM）を介して広がるものです。この例は、熱を放射する太陽光、コンセントから抽出される電流、およびX線を生成するためのX線の電流です。
鼓膜が振動するときの音波のように、電磁波は、後で熱、電流、またはさまざまな信号に変換できるエネルギーを伝達することができます。
図1.通信にはアンテナが必要です。彼らが使用する信号は電磁エネルギーを持っています。出典：Pixabay。
電磁エネルギーは、物質媒体と真空の両方で、常に横波の形で伝播し、それを利用することは新しいことではありません。太陽光は電磁エネルギーの原始的な源であり、最も古くから知られていますが、電気の使用は少し最近のことです。
エジソン社がワシントンDCのホワイトハウスで最初の電気設備を稼働させたのは1891年のことでした。そして、それは当時使用されていたガスベースの照明を補完するものとしてのものでした。最初はそれらの使用について多くの懐疑論があったからです。
真実は、最も離れた場所で電力線が不足している場合でさえ、宇宙から絶えず到着する電磁エネルギーが、私たちが宇宙で私たちの家と呼んでいるもののダイナミクスを維持し続けることです。
式と方程式
電磁波は、電場Eと磁場Bが互いに垂直であり、波の伝播方向が電場に対して垂直な横波です。
すべての波はその周波数によって特徴付けられます。それは、EM波の周波数の広い範囲であり、周波数に比例するエネルギーを変換するときにそれらに汎用性を与えます。
図2は電磁波を示しています。青色の電場Eはzy平面で振動し、赤色の磁場Bはxy平面で振動しますが、波の速度は軸に沿っています。 + y、示されている座標系による。
図2.表面に入射する電磁波は、ポインティングベクトルに従ってエネルギーを供給します。出典：F. Zapata
表面が両方の波の経路、たとえば面積Aと厚さdyの平面に挿入され、波の速度に垂直になる場合、単位面積あたりの電磁エネルギーのフラックス（Sと表記）は、 Poyntingベクトルから：
国際システムでは、Sの単位がワット/ m 2であることを簡単に確認できます。
まだまだあります。EおよびBフィールドの大きさは、光速cによって互いに関連しています。実際、真空中の電磁波はそれだけ速く伝播します。この関係は次のとおりです。
この関係をSに代入すると、次のようになります。
ポインティングベクトルは正弦波状に時間とともに変化するので、電磁波が発するエネルギーもフィールドと同様に振動するため、上記の式はその最大値です。もちろん、振動の周波数は非常に大きいので、例えば可視光では検出できません。
用途
電磁エネルギーについてすでに述べた多くの用途の中で、ここでは、数多くのアプリケーションで継続的に使用されている2つの用途について説明します。
ダイポールアンテナ
アンテナは、電磁波で空間を満たしています。電気信号を電波やマイクロ波などに変換する送信機があります。そして、逆の働きをするレシーバーがあります。それらは、波を集めて電気信号に変換します。
電気双極子から空間を伝播する電磁信号を作成する方法を見てみましょう。双極子は、等しい大きさと反対の符号の2つの電荷で構成され、短い距離で分離されています。
次の図は、電荷+が上にあるときの電界Eです（左図）。Eは、示されている点を下に向けます。
図3. 2つの異なる位置にあるダイポールの電界。出典：Randall Knight。科学者とエンジニアのための物理学。
図3の右側では、ダイポールの位置が変更され、Eが上を向いています。この変化を何度も、非常に迅速に、周波数fで繰り返しましょう。このようにして、時間とともに変化する磁場Eが作成され、磁場Bも発生します。磁場も変化し、その形状は正弦波です（図4と以下の例1を参照）。
そして、ファラデーの法則により、時間とともに変化する磁場Bが電場を発生させることが保証されているので、双極子を振動させることにより、媒体内を伝搬できる電磁場がすでにあることがわかります。
図4.ダイポールアンテナは、電磁エネルギーを運ぶ信号を生成します。出典：F. Zapata
Bが画面の内側または外側を交互に指していることに注意してください（常にEに対して垂直です）。
電界エネルギー：コンデンサ
コンデンサーは電荷を蓄え、それゆえ電気エネルギーを蓄えるという長所があります。それらは多くのデバイスの一部です：モーター、ラジオとテレビの回路、車の照明システムなど。
コンデンサは、短い距離で分離された2つの導体で構成されます。それぞれに等しい大きさと反対の符号の電荷が与えられるため、両方の導体間のスペースに電界が発生します。形状はさまざまで、平行平板コンデンサーの形状としてよく知られています。
コンデンサーに蓄えられたエネルギーは、コンデンサーを充電するために行われた仕事に由来し、それは内部に電界を生成するのに役立ちました。プレート間に誘電材料を導入することにより、コンデンサの容量が増加し、それによりコンデンサが蓄積できるエネルギーが増加します。
容量Vを供給するバッテリーによって充電され、電荷Qに達するまで、容量Cのコンデンサーは最初に放電され、次式で与えられるエネルギーUを蓄えます：
U =½（Q 2 / C）=½QV =½CV 2
図5.平行平板コンデンサは電磁エネルギーを蓄えます。出典：ウィキメディア・コモンズ。オタク3。
例
例1：電磁波の強度
以前は、ポインティングベクトルの大きさは、表面の1平方メートルごとに波が提供するパワーと同等であり、ベクトルは時間に依存するため、その値は最大でS = S =（ 1 /μ または .c）E 2。
波の1サイクルにおけるSの平均値は測定が簡単で、波のエネルギーを示します。この値は波の強度と呼ばれ、次のように計算されます。
電磁波は正弦関数で表されます。
ここで、E oは波の振幅、kは波数、ωは角周波数です。そう：
図5.アンテナは信号を球形に放射します。出典：F. Zapata
例2：送信アンテナへの適用
上図のように10kWの電力と100MHzの周波数の信号を送信する無線局があり、球状に広がっています。
検索：a）アンテナから1 kmにあるポイントでの電界と磁界の振幅、およびb）5分間で10 cmの正方形のシートに当たる総電磁エネルギー。
データは次のとおりです。
への解決策
例1で与えられた方程式は電磁波の強度を見つけるために使用されますが、最初に値は国際システムで表現されなければなりません：
これらの値は、どこでも同じものを放出するソース（等方性ソース）であるため、強度の方程式にすぐに代入されます。
以前は、EとBの大きさは光の速度に関係していると言われていました。
B =（0.775 /300.000.000）T = 2.58 x 10 -9 T
ソリューションb
S は単位面積あたりの電力であり、次に電力は単位時間あたりのエネルギーです。平均 Sにプレートの面積と露出時間を掛けると、要求された結果が得られます：
U = 0.775 x 300 x 0.01ジュール= 2.325ジュール。
参考文献
- Figueroa、D.（2005）。シリーズ：理工学のための物理学。ボリューム6。電磁気。ダグラスフィゲロア（USB）によって編集されました。307-314。
- ICES（電磁安全に関する国際委員会）。電磁エネルギーの事実と定性的見解。取得元：ices-emfsafety.org。
- ナイト、R。2017。科学者および工学のための物理学：戦略的アプローチ。ピアソン。893-896。
- ポートランド州立大学。電磁波はエネルギーを輸送します。取得元：pdx.edu
- 電磁エネルギーとは何ですか？なぜそれが重要なのですか？回収元：sciencestruck.com。