“电磁学”教学问题两则

1.不接地导体壳内的电荷改变位置不影响壳外电场分布的问题。 在电磁学讨论静电屏蔽时,常出现这样的问题:如图1所示,点电荷q在导体壳内移动位置时,壳外的电场分布是否改变见了这问题采用唯一性定理是易于解决的.但在普通物理范围内,如何解决呢;我们以球形导体壳为例加以说明.如图2所示,设导体壳为球形壳,在球心放置一点电荷q,此时球壳上的电势为当q从球心移到a点(离球心为r)时,设球壳上的电势为U’.由于导体是等势体以及球对称性,q在以r为半径的球面上任一处,导体壳上的电势均为U’。设 电荷Q均匀地分布在半径为r的球面上,则带电为Q 的球…     

空腔导体内、外两个点电荷之间的相互作用力为零吗?

有如图所示的闭合金属壳(即空腔导体)。q1和q2是位于该金属壳内、外的两个点电荷,有人根据空腔导体有屏蔽作用这一性质,认为q1和q2之间的相互作用力为零.这当然是错误的.实际上我们可以证明q2和壳外表面(即S2面)上的所有电荷在空腔内所产生的合场强为零,因而q1所受的这合场强的作用力为零.但这并不是单独一个q2对q1的作用力为零.至于q1对q2的作用力同样也不为零,只是可以证明q1和壳内表面(即S1面)上所有电行在壳外任一点的合场强为零.单独的q1在q2所在处激发的电场场强并不为零,对q2的作用力也不为零.一般所说的静电屏蔽作用,是指壳外电行q…     

“静电场唯一性定理”的实验演示

“静电场唯一性定理”的实验演示王华生，王钢（中山大学物理系广州５１０２７５）静电场的唯一性定理对解决静电场中的实际问题有着重要的意义．例如移动导体球壳中点电荷，根据唯一性定理，导体壳外的电场分布不受影响．这可用一简单实验演示．实验装置如图所示．将玻璃...     

静电屏蔽作用是不是“只对内而不对外”?

我们先来考虑一个有趣的问题。设有一球心为O的导体球壳,空间可分为导体本身、球壳外及球壳内三个区域。现在来分析两种情况下发生的问题: (1) 若在球壳外任意B点放一点电荷q,则球壳内任意A点的电场強度是否为零? (2) 若在球壳内任意的A点放一点电荷q,则球壳外任意的B点的电场強度是否为零?答     

对静电场中导体表面的电场强度的研究

在研究导体在外电场中感应产生感应电荷达到静电平衡状态时，导体表面的电荷分布与表面曲率和外电场分布情况有关，然而导体表面上的电场强度究竟由什么决定?是同导体内的电场强度即为零还是等于导体外周围附近的电场强度即为σ/ε0？还是既不等于零也不等于σ/ε0，而是由其他因素决定。     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(1)

本文利用镜象法讨论了在接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

导体球壳上感应电荷及空间电场的分布(2)

本文利用镜象法讨论了在不接地导体球壳附近有点电荷时，空间的电场分布和球壳表面上感应电荷的分布。     

带电细圆环与导体球壳系统的场分布

先依电象法,推导均匀带电圆环在金属导体球壳内的"象电荷";再在球坐标系下,根据电场强度的计算公式与Tay-lor展开式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场分布的级数形式解;进而结合唯一性定理和电场的叠加原理,获得带电细圆环与导体球壳系统的空间场分布.     

转动导体中的电荷分布

一、前言 在静止条件下,某孤立导体上的电荷将会在导体表面自动分布,以使它在导体内产生的电场为零,这是静电学中的一个基本结论.如果让导体转动,则应预期由于对传导电子的离心作用以及因电荷运动而产生的磁场,将会引起电有在导体中重新分布,并且导体中还会出现空间电荷. 我们将考虑下面的问题.让带有一个净电荷的某孤立导体具有一恒定的角速度.在稳定条件下,找出导体中的电荷分布和电磁场. 我们还未看到处理这个问题的文章,但有人考虑过三类与之有关的问题,而且都涉及转动体的电磁场理论. 首先,单极感应的问题已在本世纪的前二十年中研究过…     

"电场中的导体"教学一得

在"电场中的导体"这部分内容的教学过程中,常遇到这类问题: [问题1]如图1所示,在孤立的正电荷Q的电场中放入不带电的金属导体棒AB后,将B端接地后又拆去接地线,最后移开Q,问AB棒带何种电荷?     

一个静电场问题的若干讨论

导体和外电场的相互作用静电能中,有一个著名的1/2问题.本文从点电荷观点、电介质的机械类比以及电介质热力学关系等几个不同角度来讨论这个问题.同时,将论述有关静电场能量问题的几个容易引起混淆的关系.     

航天器内部孤立导体表面带电面积效应研究

航天器内部孤立导体充放电对航天器的影响更为隐蔽, 造成直接和潜在的伤害更加严重. 综合考虑航天器内部环境中粒子参数及材料二次电子特性等因素, 基于气体动理论, 结合粒子的麦克斯韦速度分布函数, 得出孤立导体球充电电位一般表达式. 利用电位表达式推导得出孤立导体球净电荷量及静电场能量与导体面积关系表达式. 讨论了特殊情况下孤立导体静电场能量与面积及空间环境的关系, 与地面电子元器件电磁脉冲放电损伤值进行了对比, 总结出孤立导体表面带电面积效应规律. 关键词： 孤立导体 表面带电 静电场能量 面积效应     

极化电荷与自由电荷之间区别的演示实验

通过将导体放入静电场发生的静电感应现象和将绝缘体（电介质）放入静电场发生的极化现象,演示一组实验,生动地显示了电介质被极化出的正、负电荷,既不能离开电介质,也不能在电介质中自由移动,就是将带有极化电荷的电介质与导体接触,极化电荷也不会与导体上的自由电荷中和,即极化电荷牢固地束缚在介质上．说明极化电荷与自由电荷之间的本质区别,加深学生对这些概念的理解和运用．     

导体栅的静电屏蔽作用

采用保角变换的方法 ,计算了导体栅作屏蔽罩时的场强分布 ,所得结果表明导体栅具有很好的静电屏蔽作用     

《电磁学》中静电类问题的可视化仿真实验设计

《电磁学》中基本概念、基本规律理论性强、场图复杂.针对离散点电荷系在空间产生的场分布、静电场中导体的静电感应现象、静电场中电介质的极化现象等典型静电类电磁问题,利用Matlab中的偏微分方程工具箱(PDEtool)、数学物理方程进行可视化仿真实验设计.仿真结果中电场线、等势线的分布很好地体现出典型电磁现象及相关物理性质,有助于信息技术条件下的教学方法改革.     

均匀外电场中无限长介质圆柱壳的场分布的计算和讨论

用圆柱坐标系中的分离变量法计算了位于均匀外电场中的无限长介质圆柱壳各区域的电势和电场,由计算结果分析了无限长介质圆柱壳对外电场的屏蔽效果,并指出均匀外电场中的无限长导体圆柱壳、无限长介质圆柱体、无限长导体圆柱及无限大均匀电介质中开有一无限长的圆柱形空腔的电势和电场都可以由均匀电场中的无限长介质圆柱壳电势及电场给出.     

基于MATLAB的静电场模拟

在静电场中引入电位和电场强度后,通过等电位线图和场强分布图可以具体的描述静电场这种抽象的物质场。传统的静电场模拟实验直观地展现出了静电场的分布从而形象地描述了静电场,由于这种方法属于类比模拟,所以存在一定的缺陷(比如不直接,不能描述立体规律等等)。随着计算机技术的发展,利用计算机技术来模拟静电场等物质场逐渐成为趋势。通过借鉴大量资料简要地介绍了如何利用计算机模拟静电场,如何利用MATLAB软件模拟静电场的问题。     

高斯定理在带电导体表面上的应用

本在静电平衡条件的基础上,应用高斯定理讨论带电导体表面的电场强度。     

金属挡板对平行线栅有界波模拟器的影响仿真研究

利用基于有限积分法的电磁场仿真软件CST仿真和分析了金属挡板对大型平行线栅有界波模拟器内部可用测试区和外部辐射电场分布的影响。首先建立了平行线栅有界波模拟器仿真模型,并依据GJB 8848证明了其合理性;而后重点分析了金属板对模拟器内部可用测试区电场分布的影响,并通过详实的数据列出了金属板位置、厚度、高度和长度等参数的具体作用效果;然后讨论了金属板对模拟器外部辐射电场的屏蔽效果;最后结合仿真结果提出金属挡板的设置应尽可能地远离模拟器,且有效反射面积越小越好,而对厚度无特别要求。     

Electrostatic charging of an electrically insulated metal body as a result of thermionic emission from its surface

The electrostatic charging of an electrically insulated metal body (emitter) as a result of thermionic emission current from the body to the ambient is investigated. The cases when the body is in vacuum and in plasma are considered. It is assumed that electrons in the surface layer of the metal body have its temperature or are heated to the temperature of “hot” electrons. The electric currents determining the charging/discharging processes in the body are determined. The values of the electric charge, field strength, and potential of the metal body are estimated.