载有稳恒电流圆柱形导体内外的电场分布

当一根又长又直半径为R的圆柱形导体通以稳恒电流I时(图一),一般的电磁学教科书都讨论了导体内外的磁场分布和导体内轴向电场分量(导体内电流方向和这个轴向电场分量的方向是一致的).但是,它们往往没有讨论在导体的径向方向是否存在着电场?本文将对这个问题以及导体外的电场分布作简要的讨论,供教学上参考. 首先要指出的是,在导体内部存在着径向方向的电场分量.由安培环路定理可知,导体内部的环向磁感应强度为:其中r为导体内某点至导体轴的垂直距离,J(r)为导体内电流密度矢量.导体内电子在这个磁场作用下受到一个洛仑兹力的作用(图二) j—…     

带电线电场中导体球上的特定电荷分布

研究了带电导体球在带电直线电场中的电荷分布问题,并计算了两种特定情况下导体球表面的电荷密度.     

高三关于电源教学的几点意见

高三恒稳电流这一章的教学,首先是指出电流的物理意义,即电荷向一定方向的流动;在导体中产生电流的必要条件是在导体两端有电压的存在,再从导体两端有电压的存在来说明导体中有电场存在,因如导体中的电荷在电场力作用下向一定方向流动,从而明确地指出静电现象与电流现象的区别。接着再从瞬时电流缺少实用意义,如人们生产技术中要求有持续电流存在,这样引入电源的讲述。教材中对电源作了概括性的叙述;使学生认识到电源的作用及用电动势来描述电源的性质,显然这些知识是为以后讲述全电路欧姆定律及感生电动势奠定必要的基础。本文为作者     

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。     

均匀电场中的椭球形导体

本文利用"一个均匀极化的电介质椭球,其表面的极化电荷在椭球内产生一个与极化方向严格相反的均匀电场"这个观点,以均匀极化的旋转椭球形电介质为模型,用类比的方法导出了均匀外电场中旋转椭球形导体表面电荷的分布规律.     

外界干扰不会影响平行板电容器极板间的电位差吗?

如所周知,实践中所使用的电容器,共电容在通常情况下都是稳定的。道理何在呢?假如电容器是由一块封闭的有空腔的导体B与一块置于B的空腔内的导体A所构成,如图1。人们熟知,由于导体B的静电屏蔽作用,这电容器所带的电荷(即导体A表面和导体B内表面上所带的电荷),由这些电荷所激发的电场,以及导体A与导体B之间的电位差,均不受外界干扰的影响。亦即不论周围电场如何.,也不论导体B接地与否,上述电荷分布、电场和电位差都保持不变。因而,按电容器电容的公式: 该电容器的电容也保持不变。但是,对平板电容器而言,构成电容器的任一块平板都不是封…     

孤立带电导体面电荷密度的分布

关于孤立带电导体表面上面电荷密度的分布问题,在普通物理学教科书中都有讨论,一般只是作为实验结论,在理论分析上比较粗略。本文试图从靜电场的基本性质出发,推导出电力线束发散程度与等位面的曲率之间的普遍关系式,从而定性地讨论孤立带电导体表面电荷分布情况。     

带电导体椭球的静电场

根据带电导体椭球电场的对称性,从特殊方向的电场计算出带电导体椭球外的电势与椭球几何特征的关系,然后根据电势计算出带电导体椭球外的电场强度.     

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…     

趋肤效应的一种解释

福里斯、季莫列娃的《普通物理学》对趋肤效应的解释是不正确的.如图1所示:i表示通过导体的交变电流.ib表示如图所示的闭合回路里的感应电流.图1中所表示的是交变电流i正在增长时的情况.结果,在导体中心处i和ib这两个电流方向相反,电流被减弱.在导体表面处两个电流方向相同,电流得到加强.表面处的电流大于中心处的电流. 按照这种解释,则当导体中的交变电流i衰减时,导体中心处的电流将得到加强,而表面处的电流将被减弱.这样,在交变电流的一个全周期内,无论在导体的表面或中心,电流加强和减弱的机会均等,效果相同,也就无所谓趋肤了.可见福里斯…     

锥形导体尖端的电场特性

以圆锥形导体为例，从求拉普拉斯方程在边界条件下的解出发，给出锥形导体尖端附近的电场表达式，并对电场特性作出详细分析，从而揭示尖端放电现象的物理本质。     

关于静电屏蔽上限的讨论

将导体壳放入外电场中,导体会在表面产生感应电荷,并达到静电平衡状态,导体壳腔内的电场处处为零,这就是静电屏蔽效应.然而,如果外电场极强,或者导体内部的自由电荷太少,以至于感应电场不能完全抵消外电场,则静电屏蔽效应将失效,这就是静电屏蔽的上限问题.本文从静电屏蔽的原理出发,将导体壳简化为一对平行金属平板的模型,定量的讨论了这一问题.通过计算我们发现,由于金属内存在大量的自由电子,在非极端问题中,宏观的导体装置都远远不会遇到静电屏蔽的上限问题.     

Ag-BaO薄膜在电场作用下的可见——近红外波段光学吸收特性

对超额Ba激活的Ag-BaO复合薄膜在外加垂直表面电场作用下的光学吸收特性进行了测量.结果显示,薄膜在可见—近红外光波段存在两个吸收峰,其中近红外光区的吸收峰强度随垂直表面电场的作用而降低.理论分析表明,可见光区的主吸收峰源于埋藏在BaO半导体中的Ag超微粒子的表面等离激元共振吸收;近红外光区的次吸收峰则由BaO半导体基质中杂质能级的光吸收引起,杂质能级的产生与超额Ba在BaO晶体中造成的氧缺位有关.在外加垂直表面电场作用下,BaO基质中的杂质发生电离,并导致杂质能级上束缚电子浓度减小,表现为薄膜在与杂质 关键词： 光吸收 金属超微粒子半导体复合薄膜 表面等离激元 杂质能级     

对称性在电磁场方向判断中的应用

在求解电磁场问题中,往往都需要判明总电场或磁场的方向,才好根据电场或磁场分布特点选取相应定理或定律来求解,分析常用的方法都是利用对称位置上取电荷元和电流元,再利用电磁场的叠加原理判断其方向.本文利用带电体和载流导体的对称性直接判断电场方向,分析过程更加简洁,不必涉及太多物理知识,这种分析方法对于初学电磁学的学生来说更加容易接受.     

圆形区域变化磁场激发 涡旋电场的问题剖析及案例分析

剖析涡旋电场的分布以及涡旋电场中非导体约束和导体约束条件下的电势问题, 给出在限定的圆形区 域内均匀变化磁场中的涡旋电场、 感生电动势与电势的分布规律, 以及在这限定的圆形区域内均匀变化的磁场中, 非导体约束和导体约束条件下电势的计算与比较. 通过在涡旋电场中对电源、 电势及电压等概念的引入,澄清了一 些在大学物理教学中涉及涡旋电场的容易模糊、 难于理解的概念. 对涡旋电场的一个具体案例进行了详细分析     

一道高考题的另一做法——巧用等效法求解高考题

2013年高考安徽省理科综合考试的第20题,考查的是点电荷和感应电荷周围的电场分布情况,意在考查考生对场强的理解.本题如果采用等效法求解,更简便,更易于学生理解.题目:如图1所示,xOy平面是无穷大导体的表面,该导体充满z<0的空间,z>0的空间为真空.     

感生电场作用下的电流变化问题的思考与分析

“电磁感应”一章的第5节内容有这么一句话,“英国物理学家麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场,这种电场与静电场不同,它不是由电荷产生的,我们把它叫做感生电场.如果此刻空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下定向运动,形成电流.”这句话引出了自己的一个思考,感生电场是闭合的,电荷是不是就不断地加速下去了呢,一圈又一圈,直至光速?当时很随意的一个想法,后来随着思考的深入有了更进一步的认识,下面就这个问题做一些展开.     

导体表面的电荷层有多厚

众所周知,如果导体带电,由于各个电荷互相排斥,所有电荷就会分布在导体表面.这些电荷在整个导体表面上分布成很薄很薄的一层. 自然提出这样的问题:这一电荷层在原则上是无限薄,还是有一定的厚度呢?如果有一定厚度,其数量级多大呢? 为回答这一问题,我们考虑一个带正电的实心球,其半径为a,同时为避免由于原子结构的影响而使问题复杂化,这里暂且假定这个球是一块密实的导体。 假定表面电荷层有一定厚度.那么其分布应是球对称的.考虑距离球心为r的某点P,r相似文献   

金属目标表面气体放电单元放电过程的PIC-MCC模拟

 对目标表面的浮地导体边界的存在及其对单元气体放电过程所产生的影响进行了研究，针对导体边界条件，应用高斯定理和电荷守恒定律推导出这种边界条件的数值处理方法，得到了有界等离子体空间电势的数值分布。电场的数值计算表明，浮地导体的电势随着内部场的变化而变化，其大小介于两个电极的电势之间，对放电区域的电场分布产生较大的影响。 对金属目标表面放电单元的放电过程的PIC-MCC模拟结果表明， 浮地导体的存在能够改变放电空间的电场结构，形成不均匀场，有利于气体的电离和等离子体区域的形成，同时将使虚阳极所形成的电势平台在边界附近下陷，导致等离子体壳层的厚度变小。     

任意形状带电导体表面的场强

 一、导体表面的实际场强静电平衡状态下任意形状带电导体的电荷一定分布在导体表面,实际的电荷层厚度不可能为零。带电导体表面的场强,是对电荷层外表面而言的。用高斯定理求解导体表面的场强时,要么承认电荷层有厚度,考察点可以贴着导体表面,也可以在导体外并无限接近表面;要么把电荷层当作厚度为零的面电荷,则考察点必须在导体外并无限接近导体表面。这两种思维方式都是为了过考察点做平行于表面的高斯面时,把考察点附近区域的电荷置于高斯面内,二者对求解导体表面的实际场强是等价的。当考察点处电荷面密度为σ,可得该处表面场强大小E=σε0,方向垂直于该处的表面(σ电性为正时向外,为负时向内)。