郭硕鸿《电动力学(第三版)》电子教案-chapter2-4.pptVIP

郭硕鸿《电动力学(第三版)》电子教案-chapter2-4.ppt

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例6 ?有两个相交的接地导体平面,其夹角为? ,若在所夹区域内有一电量为Q的点电荷,求下列情况下所夹区域内的电势: 解: 作 业 8 9 11 12 * 第 六 讲 静电场的镜像法 内 容 概 要 本讲覆盖教材第二章4节内容, 请注意阅读教材 1 平面导体板的情况 2 导体球情况 3 半无限大介质空间情况 第 七 讲 格林公式 格林函数 内 容 概 要 本讲覆盖教材第二章第5节内容, 请注意阅读教材 1 第一类和第二类边值问题的格林函数, 2 几种特殊格林函数的表达式 3 格林公式和边值问题的解 这里要注意几点: a) 唯一性定理要求所求电势必须满足原有电荷分布所满足的Poissons equation or Laplaces equation. 因此,在所研究的场域内不可放置象的电荷,也就是说,象电荷必须放在研究的场域外. b)由于象电荷代替了真实的感应电荷或极化电荷的作用,因此放置象电荷后,就认为原来的真实的导体或介质界面不存在. 也就是把整个空间看成是无界的均匀空间. 并且其介电常数应是所研究场域的介电常数. c)象电荷是虚构的,它只在产生电场方面与真实的感应电荷或极化电荷有等效作用. 而其电量并不一定与真实的感应电荷或真实的极化电荷相等,不过在某些问题中,它们却恰好相等. ?d)镜像法所适应的范围是:①场区域的电荷是点电荷,无限长带电直线;②导体或介质的边界面必是简单的规则的几何面(球面、柱面、平面). * 这里要注意几点: a) 唯一性定理要求所求电势必须满足原有电荷分布所满足的Poissons equation or Laplaces equation. 因此,在所研究的场域内不可放置象的电荷,也就是说,象电荷必须放在研究的场域外. b)由于象电荷代替了真实的感应电荷或极化电荷的作用,因此放置象电荷后,就认为原来的真实的导体或介质界面不存在. 也就是把整个空间看成是无界的均匀空间. 并且其介电常数应是所研究场域的介电常数. c)象电荷是虚构的,它只在产生电场方面与真实的感应电荷或极化电荷有等效作用. 而其电量并不一定与真实的感应电荷或真实的极化电荷相等,不过在某些问题中,它们却恰好相等. ?d)镜像法所适应的范围是:①场区域的电荷是点电荷,无限长带电直线;②导体或介质的边界面必是简单的规则的几何面(球面、柱面、平面). * 用镜像法解题大致可按以下步骤进行 : ??????? a)正确写出电势应满足的微分方程及给定的边界条件; ??????? b)根据给定的边界条件计算象电荷的电量和所在位置; ??????? c)由已知电荷及象电荷写出势的解析形式; ???????d) 根据需要要求出场强、电荷分布以及电场作用力、电容等. * 在点电荷Q作用下,导体板上出现感应电荷分布. 若Q为正, 则感应电荷为负. 空间中的电场是由点电荷Q以及导体面上的感应电荷共同激发, 在总电场作用导体静电平衡,即导体表面为等势面. 所以边界条件是 我们设想,感应电荷对空间电场的作用能否用一个假想电荷来代替? 如图,设想在导体板下方与电荷Q对称的位置上放一个假想电荷Q?, 然后把导体板抽去.若Q?=-Q. 则假想电荷Q?与给定电荷Q激发的总电场如图所示, 由对称性知,边界条件满足. 因此,导体板上的感应电荷确实可以用板下方一个假想电荷Q?代替. Q?称为Q的镜像电荷. * 我们知道,无穷大接地平板将上下半无限空间相互屏蔽,下空间有什么电荷分布并不影响上空间的电场分布. 我们设想在下半空间对称的位置放置一个等量的负电荷,则由对称性,下半空间的电场与上半空间的电场一致,方向相反. 这是即使撤去导体平板,对称性也保证了在分界处电场是垂直的,保证了导体存在时的电场特征. 所以在下半空间放置这样的一个“镜像”电荷,对上半空间的人来说,同有接地导体板存在的情况是一样的. 根据唯一性定理,由这两个电荷在上半空间产生的电场就是一个电荷加导体板产生的电场. 镜像法:半无限空间格林函数 * * * 镜像法例题 例题 如前例,但导体球不接地而带电荷Q0求球外电势. 这里给出的条件是导体上的总电荷. 这条件包括 由上例可知, 若在球外有电荷Q而在球内放置假想电荷Q?, 其位置和大小如前, 则球面上电势为零.若在球心处再放一个假想电荷Q0-Q?,则导体球所带总电荷为Q0,同时球面仍为等势面. 因此,条件(1)和(2)都被满足. * * * * * * * * * * * * * * * * * 第二章 静电场 内 容 概 要 1. 平面导体板的情况 2. 导体球情况 3. 半无限大介质空间

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