电象法解题一例

电象法是电磁学中,用来求解带电物体组在一定区域内电磁场宏观问题的一种特殊方法,在解决实际问题有着一定的应用。在此就应用该方法求解问题,提出一些看法。 一个半径为R的薄导体球壳,内有一点电荷q,位于距球心a处(如下图所示)求球壳内任一点的势,(整个系统处于介电常数为ε0的无穷大介质中)。 现把有的书对此题的解法简述如下: 用球壳外的一个象电荷q′代替球壳上感应 电荷的效应。根据题所给的条件,很容易得 出:　。若没加入象电荷q′, 则球面是一个电位不为零的等位面。加入q′ 后,使球面电位为零了,为了保持球面的电位 不为零,需要在…     

关于用电象法求解角域内静电场的讨论

用电象法解某些特殊边界条件下的静电场问题,可使问题大大简化,其优越性是人所共知的。 设在图一所示的二导体平面Ⅰ、Ⅱ所围成的角域内某处有一点电荷q0,导体上电位U为零。那么角域内的静电场能否用电象法求解呢?这就要解决如下两个问题: (1)在什么条件下,点电荷q0与导体平面所决定的角域内部的场可由q0及其有限个电象的场来代替? (2)在可以用有限个电象代替时,电象的位置及个数如何? 为此,我们查阅了一些有关的书籍和文献,但没有找到严格、完整的解答。因此我们将对此加以进一步的讨论。 首先分析一下求解这类问题的一般步骤:见图一,先对…     

静电场镜像解法中的能量和受力

在解静电场时,常要遇到这样一类问题,在源电荷附近有导体面或介质面,而感应电荷或极化电荷及其对场的贡献不易直接求出.电像法的宗旨就是以简单的电荷分布(常常与源电荷分布有类似之处)作为感应电荷或极化电荷的等效替代,既满足场方程又满足边界条件,使问题得到简化. 但是“像电荷”不是真实电荷,它是感应或极化电荷的替身,代替后者决定静电场.“像电荷”与源电荷的相互作用,应当是感应或极化电荷与源电荷的相互作用,而这种相互作用,是和两个独立的电荷分布之间的相互作用不同的.不注意到这一点,必定会造成混乱.一、带电系统与其镜像的相互…     

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．     

电象法教学探讨

本文介绍了电象法教学的一种尝试．即把平面和导体球的例子合而为一来讲授．这样能较自然地把无穷大导体平面不接地与接地是否有区别的问题解释清楚，对拓宽学生的知识面也是有益的．     

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)。     

用群论讨论一道电象法题目

对静电学中用电象法求解两无穷大接地金属板间楔形区域内的电场的题目,利用群论方法加以讨论,给出了可求解的条件及一般的象电荷分布.最后证明了导出此分布所用的条件是对此题应用电象法的充分必要条件.     

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.     

理想导体与均匀绝缘介质分界面上边值关系独立性的讨论

提供了一种由理想导体与均匀绝缘介质(或真空)分界面上的边值关系en.D=σf导出另一边值关系en×H=αf的方法.     

与电象有关的互作用力及其所作功和互能

通过实例说明,用电场强度和功的定义可以直接计算与电象有关的互作用力、通过平移无限分离二体系的准静态过程中电场力所作的功,并根据功能关系定义了电象情形与真实情形的互能,指出两种情形下在无限分离二体系的过程中电场力所作的功及二体系的互能均不一定是半值关系．     

点电荷在拓扑绝缘体和导体中感应磁单极

利用电势和磁标势的第一类零阶贝塞尔函数的公式及拓扑绝缘体材料的本构关系, 推导了点电荷在电介质、 拓扑绝缘体和接地导体三个区域的感应电势及感应磁标势. 研究表明: 点电荷 在电介质、 拓扑绝缘体和接地导体中感应了像电荷和像磁单极; 感应像电荷和感应像磁单极的大小和正负除了与场源电荷、 拓扑绝缘体材料参数等因素有关外, 还与像电荷和像磁单极所处的空间位置有关.     

格林互易定理

格林互易定理在研究静电场的互易性和解决某些静电场问题时是很有用处的.它的内容很简明:在线性介质中,设有一个静电独立的[1]n 1导体系统,0号导体为参考导体,!号(i=1,2,…,n)导体所带电荷为Qi,电势为vi;此同一导体系统的另一种带电方式如果是i号(i=1,2,…,n)导体所带电荷为Qi,电势为Vi,则在这两种带电方式的电荷与电势之间必有关系式存在。它的证明方法比较多,有的从导体系统的两种带电状态的能量之差只与这两种带电状态本身有关,而与由一种带电状态如何过渡到另一种带电状态的具体方式无关进行证明[1],也有的是先证明它对点电荷系统成立…     

两个带同性电荷导体球之间一直保持排斥力的条件

两个带同性电荷导体球之间的相互作用是大学物理教学中的重要问题.已有研究结果表明:在一般情况下两球之间会存在吸引力,但在两球电荷与半径比值相关的特殊条件下,两球之间会一直是排斥力.本文首先通过相互作用的定性讨论,推广了两球之间一直是排斥力的条件,拓展了两球之间一直是排斥力的参数区间.然后利用由系列电象法求出的两导体球的电容系数,用数值计算方法验证了定性分析的结论,发现两个带同性电荷的导体球确实可以在更宽泛的参数条件下一直保持排斥力.     

解决电磁感应问题的基本思路与方法

正确理解电磁感应规律是研究电磁感应问题的关键,以下从两个方面来谈谈解决电磁感应问题的基本思路与方法．１正确理解电磁感应规律的概念 （１）△φ／△ｔ表示的是磁通量的变化率,当磁通量随时间均匀变化时,感应电动势与时间无关;当磁通量随时间非均匀变化时,由＝Ｎ△φ／△ｔ算出的是平均感应电动势．当导体在匀强磁场中匀速切割感线时,导体上的感应电动势不随时间变化;当导体在匀强磁场中变速切割磁感线时,导体上的感应电动势随时间变化,在这种情况下,只要以平均速度代替速度,就可以得到导体上的平均感应电动势． 如图１所示…     

三维目标与粗糙面复合散射的广义稀疏矩阵平面迭代及规范网格算法

提出了快速计算二维导体粗糙面与面上金属目标复合散射的广义稀疏矩阵平面迭代及规范网格法(G-SMFSIA/CAG).推导了二维导体粗糙面与面上目标相互作用的耦合积分方程,用稀疏矩阵平面迭代及规范网格法(SMFSIA/CAG)求解粗糙面部分的表面积分方程,而用基于RWG基函数的矩量法(MOM)计算目标部分的表面积分方程,并通过更新方程的激励项迭代求解目标与粗糙面的相互耦合作用.结合Monte-Carlo方法产生具有PM(Pierson-Moskowitz)海浪谱的随机海洋粗糙面,数值分析了海面上不同形状导体目 关键词： 复合散射 广义稀疏矩阵平面迭代及规范网格法 随机海洋粗糙面 双站散射系数     

等势条件下两带电导体球的电荷分布

本文通过多重镜像法求解了等势条件下两个带电导体球的电荷分布问题,主要关注两球的电荷量以及平均面电荷密度随两球半径和两球间距的关系.通过选择合适的坐标,给出两导体球接触时,n级镜像电荷电量和位置的通式,及总电量的解析表达式.研究发现,当两导体球直接接触时,两球所带的电荷量可以严格求解,并给出了两球的电荷量之比表达式.随着两等势导体球间距的增大,两球所带的电荷量之比趋于半径之比.本文还讨论了一个导体球的半径趋于0的极限情况,小球与大球的电荷量之比趋于0,平均面电荷密度之比在两球不直接接触时趋于无穷大,而在两球直接接触时趋于π²/6.     

轴对称导体在均匀磁场中转动时的电荷分布及其电磁场的求解方法

指出了某些文献中的问题,根据电荷守恒定律,证明了由转动磁场所导致的电场E=±v×B的散度,并非与真实的电荷体密度有本质上的关联,而只是一种相对论效应.并根据电磁场变换原理,给出了轴对称导体在均匀稳恒磁场中转动时表面电荷密度及其电磁场的求解方法,得出了在均匀稳恒磁场中转动的导体球表面电荷密度及其电磁场.     

点电荷至接地导体球面的曳引时间的解析解及其渐近行为

在不计重力、空气阻力以及相对论效应的条件下,通过求解运动微分方程,计算出点电荷在其附近接地导体上的感应电荷作用下,被曳引到导体表面所需的时间.结果为用第一、二类完全椭圆积分的线性组合表示的解析解,并考察当球面变为平面时解析解的渐近行为,得出与已有文献一致的结果.     

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.     

中考物理判断题题例归类

( )1.物体里大量分子的无规则运动叫做热运动.(93年吉林省)( )2.压力不一定都是由重力产生的.(94年荆门市)( )3.由于科学的发展,机械效率可能会大于1.(94年吉林省)( )4.两个通草球相互吸引,说明两球一定带有异种电荷.(94年四川省)( )5.绝缘体不能导电,但它可以带电.(94年黔东南州)( )6.保温瓶其所以能保温是因为它充分防止了热传递的三种方式.(94年荆门市)( )7.导体的电阻大小决定于加在这导体两端的电压和通过这导体的电流强度.(94年荆门市)