施感电荷与感应电荷之间相互作用能的计算及应用

导出了将一个原来不带电的导体移到一组固定电荷的电场中时,施感电荷与导体上的感应电荷之间的相互作用能公式,并把所得的公式应用到电象法中,得到了一些有价值的结果．     

带电导体系的电场能量

为清晰、透彻地理解静电学中涉及的各种能量的基本概念,本文从场的观点和电荷的观点分析讨论了该问题,并选择了几个熟悉的例子来说明本文认识的合理性.依照场的观点,真空中两个体积足够小的电荷的静电场能量密度为:1/2ε0E21+1/2ε0E22+ε0E1·E2.其中,1/2ε0E21和1/2ε0E22分别为两个电荷单独存在时的电场能量密度,而交叉项ε0E1·E2则为两个电荷电场的相互作用能量密度;它们的空间积分分别为两个电荷单独存在时的静电场能量和两个电荷电场之间的相互作用能量.而从电荷观点出发,此3个静电场的能量分别为两个电荷的固有能和彼此之间的静电相互作用势能.推广到有限体积的孤立带电导体以及带电导体系的情形,可知孤立带电导体的固有能就是其上所有无限小电荷元间的相互作用势能之和,而带电导体系的电场能也就是体系所包含的所有电荷元间的相互作用势能的总和.     

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。     

两块带电导体的相互作用能

导出了两块导体在给定电量，给定电势时和一块给定电量，另一块给定电势时，3种情况下的相互作用能公式，并从电磁场能量和导体有量两个角度来表示互作用能公式，指出带电导体之间的互作用能一般由电势能，导体带电状态改变做功和外电源提供的能量这3部分构成。     

静电学中的固有能、相互作用能及有关问题

本文用场能的观点定义了电荷系统的固有能与电荷系统间的相互作用能，进而讨论了中性导体静电感应与线性介质极化中的能量问题，明确了两种运用功能原理求相互作用的作法与区别．     

导体与点电荷之间的相互作用能的一点讨论

不带电荷的导体移到点电荷的静电场中时,导体表面会产生感应电荷.我们证明对任意形状的导体,导体和点电荷之间的相互作用能是点电荷与其镜象电荷之间库仑作用能的1/2,并且对此结果给出一个非常简单的解释.     

《电磁学》自学辅导材料(二)

第二章静电场中的导体和电介质 在第一章里,建立了静电场的描述,讨论了静电场的基本性质和规律.只要电荷是静止的,电场就是静电场,这些性质和规律都普遍适用。在那里,没有涉及到电荷是如何获得的,而且在空间除了电荷之外.不存在任何物质.在本章将进一步涉及到携带电荷的物质,即考虑空间存在导体和电介质的情形,这就需要进一步考虑电场与导体和电介质的相互作用问题.由于本章仍然限于讨论静电情形,第一章静电场的基本性质和规律都适用,因此本章内容是第一章的深入和发展.此外,这一章还讨论了静电场的能量问题. 下面分三个方面来研究本章的主…     

导体薄圆盘的电荷分布

利用电荷投影的方法,给出了导体薄圆盘上电荷密度的表示式。     

线电荷与圆柱导体间的相互作用

利用镜像法,在计算线电荷与接地圆柱导体间的相互作用的基础上,通过增加镜像电荷的方法,进一步分析求解得出了线电荷与绝缘圆柱导体、与电源连接的圆柱导体间的相互作用.     

讲授电场强度和电势的一点体会

讲授电场强度和电势的一点体会尤霞光（郑州电力高等专科学校４５０００４）电荷间的相互作用是通过电场发生的，电场表现出力和能的性质，为了描述电场的性质，引人了电场强度和电势这两个概念．１电场强度如图，设＋Ｑ为场源电荷，现把一电量为ｑ的正检验电荷分别放在＋...     

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…     

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.     

从运动电荷受力看磁场与电场的相对性与整体性--《费曼物理学讲义》中的一个问题的再讨论

本文通过对载流导体附近运动电荷受力的再讨论，直观地展现了电场与磁场的相对性与整体性．     

平行导体板与带电直导线电场的保角变换分析

平行导体板间点电荷的静电场问题,由于其物理图像清晰,已经得到解决．平行导体平板问线电荷的静电场,可用分离变量法求解其问的电场,但比较繁琐、不直观．本文采用保角变换法分析了平行导体板和线电荷形成的静电场问题,采用指数变换与镜像法联合使用的方法,求解其间的电场分布．通过电势表达式,得到电场的解析形式,并结合Maflab画出电场线图形,最后将结果引申到平行导体板带电情况下的电势分布．     

介质中电荷所受电场力的研究

在两个自由点电荷的电场中，两点电荷之间的相互作用力与点电荷所受的电场力是不同的，在真空中，这两种力是相似的，因为它们都满足这两点电荷之间相互作用的库仑定律，无论在真空中还是介质中，这两个点电荷之间的相互作用力都由它们相互作用的库仑力决定，但在一般情况下，在介质中，作用在点电荷上的电场力是不能由这两个点电荷之间的库仑力决定的，在电场中，如果让各向同性的均匀介质无限分布，作用在点电荷上的电场力仍可由两点电荷间的库仑力决定，本文研究了介质中点电荷所受的电场力等于两点电荷之间的库仑力的充要条件。     

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     

介质中点电荷所受电场力的研究

在两个自由点电荷的电场中，两点电荷之间的相互作用力与点电荷所受的电场力是不同的．在真空中，这两种力是相似的，因为它们都满足这两点电荷之间相互作用的库仑定律．无论在真空中还是介质中，这两个点电荷之间的相互作用力都由它们相互作用的库仑力决定．但在一般情况下，在介质中，作用在点电荷上的电场力是不能由这两个点电荷之间的库仑力决定的．在电场中，如果让各向同性的均匀介质无限分布，作用在点电荷上的电场力仍可由两点电荷间的库仑力决定．本文还研究了介质中点电荷所受的电场力等于两点电荷之间的库仑力的充要条件．     

“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…     

演示电场和电场力的简单实验

高中物理课本对于电场概念的引入很突然：“电荷之间的相互作用是通过电场发生的，只要有电荷存在，电荷周围就存在着电场．电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力．”为增强同学们的感性认识，笔者设计了一个很简单的实验以便同学们直观地感受电场的存在及其特性。     

静电场中的相关能量

从点电荷到带电体,对静电场中引入的几个相关能量,即电势能、电场能、电相互作用能、自能、固有能、互能等做了辨析和探究.电势能是带电体间或带电体与电场间的相互作用能,具有相对性和共有性.在指定电荷相距无限远电势能为零的条件下,解析法给出的电场能本质上就是电势能.自能即固有能和互能分别是对单一带电体的电场能和多带电体间的相互作用能的另一种表述.论文还进一步对点电荷电场能发散问题做了讨论,指出了球形带电体场能公式的适用极限.