带电导体球壳系统的精确解

导出了包围有接地导体球的带电导体球壳与地组成的静电系统的精确解．证明在该系统中，不管球壳与地之间的距离如何，电行在地面产生的电势与在无限远产生的电势总是相等．指出不精确解会导致无限远与大地的电势不相等的错误结论．     

无限远与大地等电势的条件

要确定静电场中某一点的电势大小,必须首先选定一个电势参考点(电势零点).在一个问题中,一般只选一个参考点.然而,在处理包含接地导体带电系统的问题中,往往同时使用无限远与大地两个参考点,不加证明地将无限远与大地看作等电势.典型的例子是图(一)所表示的两个同心放置的导体球A和B.A球半径为R1,B球壳的内、外半径分别为R2和R3.B球带电为Q,A球接地,求B球的电势. 本题常见的作法是把无限远的电势作为零,同时又承认接地导体的电势也为零,得出内球带电量然而,认为无限远和大地的电势同时为零的理由并不是显而易见的,有必要加以说明. 图(…     

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.     

“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…     

对"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"一文的商榷

<大学物理>1999年第1期中的一篇文章"均匀磁场中转动的导体上电荷的分布"给出了在均匀磁场中转动的轴对称导体产生的磁场的精确解和略去附加磁场后导体球上的电荷分布. 求解电荷分布的方法是巧妙的,在求解磁场分布之前曾用反证法证明了导体内电场的等势面是与导体共轴的柱面这样一个命题,并依此命题为基础求出了导体内磁场的精确解,因此该命题是否成立关系到所求的磁场精确解是否正确的问题.证明时原文使用了"设为a (见图1),则在x轴的球内一段上会有一些点的电势相等"这样一个关键判断,本文认为此判断令读者费解.     

点电荷与介质球系统电势的计算和讨论

计算了点电荷与介质球系统的电势．指出点电荷与导体球、点电荷与无限大导体平面或介质分界平面均匀外电场中有导体球或介质球系统的电势都可由点电荷与介质球系统的电势给出。     

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。     

介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律

推证了介质球在点电荷电场中产生的电势分布规律;同时由此推出了当介质球的电容率ε→∞时,介质球在点电荷的电场中为等电势体,以及金属导体球在点电荷电场中产生的电势分布规律．     

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.     

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.     

两圆柱形带电导体周围的静电场

运用配置法讨论两无限长平行圆柱形带电导体周围的静电场 ,导出其电势及导体表面的电荷面密度 ,计算两导体系统的单位长度电容     

电荷投影法在研究无限长导体薄板电荷分布规律中的应用

利用无限长均匀带电圆柱面的电荷分布规律和无限长带电直线的场强公式,采用电荷投影法推导了有限宽无限长带电导体的面电荷分布规律.根据电势叠加原理推导了电势积分式,利用场强与电势之间的关系推导了电场强度两个分量的积分式.将公式无量纲化,通过数值积分计算了电势和场强的分量之值.通过作图,显示了有限宽无限长带电导体薄板的电势和场强,画出了二维等势线和电场线,充分显示了场强的分布规律.     

无限长直椭圆柱(或柱壳)形带电导体外的电场分布

利用保角变换,将无限长导体椭圆柱面变为无限长导体圆柱面,求出无限长导体椭圆柱面外的电势分布并进而给出电场分布.     

无限长双曲柱面导体间电场的分布

根据无限长双曲柱面导体间的电场分布特点,利用解析函数的性质,导出了无限长双曲柱面导体间的电势和电场强度分布函数,得到了等势线与电场线方程,利用数学软件Matlab绘出等势线与电场线图线。     

无限长均匀带电线与非接地带电圆柱导体系统的等势线与电场线方程

利用电像法和解析函数的规律,得出无限长均匀带电线与非接地带电圆柱导体系统的电势和电场强度表达式,并给出了等势线与电场线方程,且讨论了同性带电体之间的吸引力.     

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。     

一种外磁作用下球壳系统空间磁场的计算方法

为了快速分析球形铁磁壳体间的相互磁化影响,提出一种能够计算外磁作用下球壳系统空间磁场的镜像解算法.从外磁作用下的单个球壳与单个球体产生的磁场规律出发,通过引入磁场比例系数把球壳间的相互磁化等效为球体间的相互磁化,并根据镜像法推导出球壳间的相互磁化规律,然后计算球壳间的相互磁化产生的附加空间磁场,从而得到球壳系统空间磁场...     

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。     

电容器一极板为何常常接地

在静电场的教学中，我们经常碰到平行板电容器一极板接地的情境．老师解释时一般只是说“为了让接地极板保持和大地一样的零电势”，学生对此仍然比较困惑．原来，一方面我们能取大地的电势为零，且凡接地的导体电势皆为零，是缘于地球可以看作一个极大的（对通常的带电体来说是无限大的）导体球，     

导体壳问题的静电演示

导体壳问题是静电场中导体的典型问题,讲解时比较抽象。我们给范德格喇夫起电机增加了一点附件,就能演示静电场中的所有导体壳问题,附件制作简便,演示效果明显,很说明问题。一、仪器装置其装置是在一般的范德格喇夫静电起电机的电极球上,罩一个能上下移动的金属球壳,如图1所示。整个球壳由两个半球壳组成(自己试作,可用两个半球铝质灯罩代替)。上半球壳上开有圆孔,以便观察与探取电荷。下半球壳固定在一个有机玻璃筒