带电球面和带电球体电场强度和电势分布求解探讨

在大学物理静电场的教学中, 与球形有关的问题很典型, 比如带电球面和带电球体周围空间的电场强 度和电势分布问题, 不同电荷密度分布带电球体周围空间的电场强度和电势分布的求解问题, 本文对这些球形带电 体系进行分析探讨, 分别根据定义式求解和高斯定理求解, 并找出了其规律式和特点     

关于均匀带电球面上电场强度的求解

由于均匀带电球面上的电场强度无法用高斯定理求出,现行大部分大学物理基础教材在讨论均匀带电球面产生的场强分布时,只用高斯定理求出了该带电系统内外空间电场的分布,并没有给出球面上场强的计算方法,只是指出在球面上场强值不连续.文章利用叠加原理和电容器能量的变化两种方法分别导出了均匀带电球面上任一点的场强值,验证了均匀带电球面的场强是不连续的,两种方法思路截然不同,但得到的结果完全相同,该结果使得高斯定理求出的均匀带电球面在空间电场分布的结论更加完整.     

均匀带电矩形线圈的电势和电场计算

利用点电荷的电势和电势叠加原理, 得到了均匀带电矩形线圈空间电势分布的表达式; 再根据场强与 电势梯度的关系, 推导出均匀带电矩形线圈空间电场分布的表达式     

应用电势梯度求场强时应注意的一个问题

文章通过分析利用电势与电场强度的微分关系求均匀、非均匀带电圆环轴线上的电场强度,探讨了在已知某一轴线上电势分布情况下求轴线上电场强度的方法,得到了电场强度在轴线上的投影是电势在该轴线上的变化率的结果.     

各向异性电介质中均匀带电矩形线框的空间电势和电场强度

从各向异性电介质中点电荷的电势表达式出发,采取分段计算叠加的方法,首先计算了各向异性电介质中均匀带电矩形线框的空间电势.然后,利用电场强度与电势梯度的关系,导出了各向异性电介质中均匀带电矩形线框电场强度的空间分布表达式.最后,对方形均匀带电线框和中心轴线上的特殊情形进行了简单说明.     

均匀带电球面的电场强度分布再讨论

本文通过讨论球面内、外及球面上的电场强度，对均匀带电球面的电场强度分布作了新的诠释。     

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.     

计算均匀带电球面和柱面面上电场强度的另一方法

文中给出了计算均匀带电球面上和均匀带电柱面上电场强度的另一种方法．     

等值坐标带电板的电势分布

对带电圆柱电势分布函数作变换,求解了几个等值坐标带电板的电势分布函数.     

均匀带电球面的电场场强分布再讨论

本文通过带电球面模型的建立，分析了均匀带电球面电场强度在球面突变的原因。     

带电导体球表面处的电场强度

通过带电导体球阐述了面电荷所在处的电场强度并且对分别采用的面和壳物理模型的结果进行了比较。     

超高速空间微小碎片撞击充电材料诱发的放电

空间微小碎片与航天器表面超高速撞击, 能够抛射出等离子体, 在高充电的航天器表面诱发静电放电, 是可能引发航天器异常的一个重要因素. 本文利用等离子体驱动微小碎片加速器对充电材料进行超高速(3 km/s)撞击模拟实验, 通过观测放电脉冲信号来研究因撞击产生的等离子体诱发的放电, 得到较好的实验现象, 初步确认了超高速碎片撞击充电材料诱发放电的机理.     

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．     

Water contact angles on charged surfaces in aerosols

Interactions between water and solid substrates are of fundamental importance to various processes in nature and industry. Electric control is widely used to modify interfacial water, where the influence of surface charges is inevitable. Here we obtain positively and negatively charged surfaces using LiTaO₃ crystals and observe that a large net surface charge up to 0.1 C/m² can nominally change the contact angles of pure water droplets comparing to the same uncharged surface. However, even a small amount of surface charge can efficiently increase the water contact angle in the presence of aerosols. Our results indicate that such surface charges can hardly affect the structure of interfacial water molecular layers and the morphology of the macroscopic droplet, while adsorption of a small amount of organic contaminants from aerosols with the help of Coulomb attraction can notably decrease the wettability of solid surface. Our results not only provide a fundamental understanding of the interactions between charged surfaces and water, but also help to develop new techniques on electric control of wettability and microfluidics in real aerosol environments.     

Numerical computation of potential profiles and energy spectrum in the space charge region of semiconductors at high electric field

Numerical computations of the potential profiles are performed for the space charge region of semiconductors with a spherical nonparabolic conduction band at a high electric field externally applied to the surface. For the obtained potential profiles, the energy spectrum in the surface region was calculated for an electron moving perpendicularly to the surface (field emitted electron). To perform this calculation, a special iterative procedure was developed to compute the complex eigenvalues of the Hamiltonian with an arbitrary potential.     

均匀带电圆盘的静电势问题

讨论了均匀带电圆盘静电势问题的两种解法，即延拓法和方程法，澄清了延拓法求解中的一些错误。     

均匀带电圆环的电场强度

求出了均匀带电圆环的电场强度,给出了它在3种坐标系里的表达式.     

高电荷态离子与Si(110)晶面碰撞的沟道效应研究

不同电荷态低速离子(Ar^q+,Pb^q+)轰击Si(110)晶面,测量不同入射角情况下的次级粒子的产额. 通过比较溅射产额与入射角的关系,证实沟道效应的存在. 高电荷态离子与Si相互作用产生的沟道效应说明溅射产额主要是由动能碰撞引起的. 在小角入射条件下,高电荷态离子能够增大溅射产额. 当高电荷态离子以40°—50°入射时,存在势能越高溅射产额越大的势能效应. 关键词： 高电荷态离子 溅射 沟道效应     

Concise presentation of the Coulomb electrostatic potential of a uniformly charged cube

We use a novel method to calculate in closed form the Coulomb electrostatic potential created by a uniformly charged cube at an arbitrary point in space. We apply a suitable transformation of variables that allows us to obtain a simple presentation of the electrostatic potential in one-dimensional integral form. The final concise closed form expression of the Coulomb electrostatic potential of the uniformly charged cube is obtained after completing the calculation of the resulting one-dimensional integrals. Such integrals consist of combinations of products of error functions and power functions that can be solved exactly despite their intimidating appearance. The exact analytic formula for the Coulomb electrostatic potential that we derive reflects the symmetry of the cube and is easy to implement. We illustrate its use by calculating the exact values of the electrostatic potential at some points of symmetry such as the center of cube, center of face of cube, center of edge of cube and corner of cube.     

高电离态离子与表面相互作用的研究

简要描述了慢速(v＜vBohr)高电荷态离子与表面相互作用过程中的电子、光子发射过程.介绍了用于高电荷态离子与表面作用实验研究的目前兰州近物所的实验装置和取得的一些初步实验结果.