用电势能法求带电细圆环与导体球的作用力

本文用电动力学中的镜像法,利用Mathematica软件计算了当导体球的球心在带电细圆环的轴线上时,在均匀带电细圆环作用下处于静电平衡的导体球外空间的电势,同时绘出导体球外空间的电势分布图像;再运用电势能与电场力的关系求出带电细圆环与导体球的相互作用力,并绘出电场力随距离变化的图像.     

均匀带电细圆环的电场的一般分布

直接由电场强度的计算公式计算均匀带电细圆环在全空间的电场分布,绘制出电场量值的空间分布图,进而讨论均匀带电圆环平面内、中心轴线上和远区的电场．     

均匀带电细圆环电场的计算机模拟

用Matlab程序对均匀带电细圆环在空间激发的电场进行了计算机模拟,可以输出带电圆环附近任意一点的电场强度及电势,做出了过环心与圆环垂直的平面内的等势线,以及三维空间的等势面,实现了电场的可视化,便于形象地理解带电圆环激发电场的空间分布.     

均匀带电细圆环电场的级数解

根据点电荷场强公式和电场叠加原理,导出了均匀带电细圆环电场的级数表达式,进而讨论了均匀带电细圆环平面内、中心轴线上和远区的电场.     

均匀带电细棒和带电圆环电场的计算机模拟

为了可以更直观地观察带电粒子在复杂电场中的运动轨迹以及描述电场的空间分布,本文基于库仑定律和电场叠加原理,应用VPython软件,对均匀带电有限长细直棒和均匀带电圆环的电场的空间分布进行了可视化模拟;并模拟探究了带电粒子在带电圆环电场中的运动形式,对于简单的周期性运动,我们在理论上计算了带电粒子运动周期,并与模拟的结果相比较做了相关的讨论;模拟探究了带电粒子多种复杂的运动形式,预测了带电粒子在圆环电场中运动可能出现的混沌现象。     

“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…     

微元法研究均匀带电体的电场分布

以均匀无限长带电直线的电场分布为基础,运用微元法和叠加原理研究了无限大均匀带电平面和无限长均匀带电圆柱面在其周围电场分布情况。然后根据均匀带电圆环轴线上的电场分布,进一步讨论均匀圆柱面在其轴线上的电场和均匀带电球面在其周围产生的电场,所得结果与高斯定理完全符合。     

均匀带电细圆环电场的分布

在柱坐标系中根据电场强度的计算公式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场公布,得到了级数形式解;讨论了圆环平面内、中心轴线上和远区的电场分布情况。     

也谈均匀带电细圆环的电场分布

用Mathematica研究均匀带电细圆环的电场的空间分布,准确地绘制出电场强度量值的分布图和电场方向的分布图,并纠正了最近文献中一幅场强量值分布图的失误.     

点电荷与导体球系统的电场线

用电像法将点电荷与中性导体球系统的电场化为一维点电荷分布系统的电场,导出电场线满足的方程,利用Mathematica软件画出了电场线簇图形,并对点电荷与接地导体球、点电荷与带电导体球两系统的电场线进行了描绘。     

无限长均匀带电直线组电场分布的复势解法

给出无限长均匀带电直线的复势,接着讨论平行直线排列与平行环形排列两种情况下,无限长均匀带电直线组的复势与电场,并由此得出相应的电场线与等势线方程.     

对一类静电问题的进一步计算分析

用Bessel函数积分对圆环电流磁矢势及均匀带电圆环电势作进一步的计算分析,引申出磁感应强度及电场强度新的级数表达式,分析讨论了所得结果.     

均匀带电细圆环的电场

限据点电荷电势和场的叠加原理，导出了均匀带电细圆环电势和电场的级数表达式．     

Transient electrostatic fields and related energetic proton generation with a plasma fiber

We observe a hollow structure and a fine ring in the proton images from a petawatt scale laser interaction with a "cone-fiber" target. The protons related to the hollow structure are accelerated from the cone-tip surface and deflected later by a radial electric field surrounding the fiber. Those associated with the fine ring are accelerated from the fiber surface by this radial electric field. This field is found to decay exponentially within 3 ps from about 5 x 10(12) V/m. Two-dimensional particle-in-cell simulations produce similar proton angular distributions.     

Dynamics for an electromechanical integrated electrostatic harmonic drive

In this paper, an electromechanically coupled dynamic equation for an integrated electrostatic harmonic drive is presented. The dynamic equation is transformed into a balance equation for static displacement and a dynamic equation for dynamic displacement. The electromechanical-coupled force is considered as well. The operating principle for the drive system is analyzed. By defining the electromechanically coupled forces in Fourier series form, the static displacements of the ring are obtained. Changes in the voltage, along with ring displacement, are discussed. Using the same dynamic equation, the natural frequencies and mode functions of the drive system are given for a different electric field. The first natural frequency is influenced by the phase number of the electric field, but not by the pole pair number. Similarly, the second, third, and fourth natural frequencies are influenced both by pole pair number and by phase number. As radial displacement of the ring increases, the voltage will arrive at an extreme value where the flexible ring becomes buckled. For modes having higher natural frequencies, more positions of the dynamic peak displacements occur, and the time periods of the mode functions become shorter. Also, the pole pair number and phase number of the electric field exhibit an obvious influence on the positions of the dynamic peak displacements and time periods of the mode functions.     

线电荷与接地直角导体形成的电场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算长直线电荷与无限大接地直角导体形成的电场,给出电势和场强分布,并利用数学工具软件MATLAB绘制出电势分布图.     

接地导体薄圆筒内线电荷的电场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算接地导体薄圆筒内线电荷的电势和场强的分布,并利用数学软件MATLAB绘制出电场线与等势线(面)图.