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.     

可以选取无限远点作为电势零点的充分与必要条件

在经典电磁理论框架下,文中首先通过几个实例说明了无限远点有时可以选为电势零点,而有时又不能选为电势零点.然后从理论上探讨了无限远点可以作为电势零点的充分与必要条件就是空间中的电荷只能分布在一个有限区域中.     

线电荷与接地椭圆柱形导体系统的电势

利用保角变换将椭圆柱变换为圆柱,再由镜像法给出了线电荷与接地椭圆柱形导体系统的电势.     

带电子导体球壳系统的精确解

导出了包围有接了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，电荷在地面产生的电势与在无限锭产生的电势总是相等，指出不精确解导导致无限远与大地的电势不等的错误结论。     

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.     

电像法求解线电荷与带有半圆柱凸起的接地平板导体形成的电势和电场

利用电像法求解了线电荷与带有半圆柱凸起的接地导体平板形成的电势、电场分布,讨论了导体表面电荷分布特征,并用Matlab软件绘出了等势图.     

电势的多级展开与对称性的关系

研究电荷分布在小区域内的情况时,常用多级展开的方法.本文研究了对称分布的带电体的电势场与电多极矩的关系,并用图像的方法说明了电势的各级展开多电荷势的物理意义和叠加形式.从电多极矩的公式出发,分析了有对称性的带电体的电势场与电多极矩的关系,并给出了对称变换的正交矩阵.可以通过电荷分布的对称性,迅速判断多级展开的各级近似是否为零,并进而得到简化的多级展开式.这对加深电多极矩展开内容部分的学习理解和具体计算十分有益.     

带电导体椭球的电势和电荷分布

介绍用椭球坐标系求带电导体椭球所产生的电势和它上面电荷分布的方法,并讨论一些特殊情况.     

关于轴对称电荷分布的静电势的一种计算方法

一般电动力学书中将定域内的电荷分布在外部产生的标势用下式表示式(1)中无穷级数的通项称为2n极势.多极势的极数愈高,它所包含的张量的秩数愈高,因而计算愈繁,一般只计算到电四极势,这就要求电荷分布区的线度比它到场点的距离小得多,否则,这种近似计算的误差就会相当大.另外,用式(1)只限于计算电荷分布区外部的势,对区内的势则不适用. 本文介绍一种在电荷分布为轴对称的特殊情况下计算电势的方法,它避开了复杂的张量运算,能够计算相当高级数的多极势,并能计算电有分布区内、外两种区间的电势分布.】.计算式的推导 如图1所示,无界真空中电势…     

线电荷与无限长介质椭圆柱系统的电势

利用保角变换和镜像法给出了线电荷与无限长介质椭圆柱系统的电势分布,并对结果做了进一步的讨论,得出了一些有价值的结论.     

声脉冲法空间电荷测量系统的研究

气体中空间电荷的分布与电晕放电的机理紧密相关, 获取电晕放电过程中空间电荷分布对深入研究电晕放电起始、自持过程有着重要作用, 但是如何准确获得电晕放电过程中的空间电荷分布一直是国际上尚未解决的难题. 本文基于声脉冲法提出一种电场信号解耦算法, 推导了空间电荷在声场中被调制产生的电场信号与声脉冲信号和空间电荷密度之间的数值关系, 讨论了不同测量情况下声发射系统的设计要求; 搭建了一套可用于实时测量针板电极电晕放电空间电荷分布的非接触式测量系统, 该系统主要包括声脉冲发生模块、空间电荷模块及电场信号解耦算法模块. 运用该系统实现了声脉冲激发作用下电场信号的测量, 通过提出的电场信号解耦算法得到了空间电荷密度, 对其测量结果与电晕电流法测量结果进行比较, 验证了电场信号解耦算法的有效性. 该算法可以应用于空间电荷一维、二维和三维测量系统中.     

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.     

Attenuation of the Electric Potential and Field in Disordered Systems

We study the electric potential and field produced by disordered distributions of charge to see why clumps of charge do not produce large potentials or fields. The question is answered by evaluating the probability distribution of the electric potential and field in a totally disordered system that is overall electroneutral. An infinite system of point charges is called totally disordered if the locations of the points and the values of the charges are random. It is called electroneutral if the mean charge is zero. In one dimension, we show that the electric field is always small, of the order of the field of a single charge, and the spatial variations in potential are what can be produced by a single charge. In two and three dimensions, the electric field in similarly disordered electroneutral systems is usually small, with small variations. Interestingly, in two and three dimensional systems, the electric potential is usually very large, even though the electric field is not: large amounts of energy are needed to put together a typical disordered configuration of charges in two and three dimensions, but not in one dimension. If the system is locally electroneutral—as well as globally electroneutral—the potential is usually small in all dimensions. The properties considered here arise from the superposition of electric fields of quasi-static distributions of charge, as in non-metallic solids or ionic solutions. These properties are found in distributions of charge far from equilibrium.     

Influence of fixed electric charges on potential profile across the squid axon membrane

The potential profile for a model of squid axon membrane has been determined for two physiological states: resting and action states. The non-linear Poisson-Boltzmann equation has been solved by considering the volumetric charge densities due to charges dissolved in an electrolytic solution and fixed on both glycocalyx and cytoplasmatic proteins. Results showing the features of the potential profile along the outer electrolytic region are similar for both resting and action states. However, the potential fall along glycocalyx at action state is lower than at resting. A small variation in the Na⁺ concentration drastically affects the surface membrane potentials and vice versa. We conclude that effects on the potential profile due to surface lipidic bilayer charge and contiguous electric double layers are more relevant than those provoked by fixed charges distributed along the cell cytoplasm.     

线电荷与介质圆柱所形成的电场

在线电荷电场的电势调和展开式的基础上,得出线电荷电场内存在介质圆柱时电势的级数解.并以此来分析长直线电荷与介质圆柱所形成的电场的电像,从而给出电势与电像有关的解析表达式,进一步得出等势线(面)与电场线方程,并利用软件MATLAB绘制出电场线和等势线图予以验证.     

利用Matlab模拟点电荷系的电场线和等势面

根据电场叠加原理,利用Matlab的绘图功能,绘出二维平面内点电荷系的等势面和电场线。以三个点电荷为例,模拟了它们的电场线和等势面,并通过改变电荷的位置和电荷量的大小对电场的分布情况进行分析比较,在教学中能起到很好的演示作用。     

线电荷和介质圆柱系统的电势分布

用不同方法计算了线电荷和介质圆柱系统的电势分布,并对结果进行了讨论,得出了若干有用的结论.     

用双极坐标求解带电导体圆柱和无限大接地导体平板间的电势

利用双极坐标求解了带电导体圆柱和无限大接地导体平板间的电势分布,并对带电导体圆柱表面的电荷分布及无限大接地导体平板表面的电荷分布作了讨论.     

Effect of electron–ion coupling on the electric microfield distribution in plasmas

The electronic and ionic effective potential of a fully ionized hydrogen plasma containing an impurity of electric charge (+Z _m e ) are calculated in a two‐component plasma model under semiclassical conditions using classical statistical mechanics with a regularized electron–ion interaction. These effective potentials are coupled in a system of nonlinear integral equations (or coupled differential equations), which is solved numerically with two methods, namely the fixed‐point method and the Runge–Kutta method. The Baranger–Moser electric microfield distributions are calculated and compared with those from molecular dynamics simulation. Agreement between theory and simulation is satisfactory, in general.     

宏观电偶极子对聚丙烯铁电驻极体膜电荷储存及其动态特性的影响

利用栅控恒压电晕充电组合反极性电晕补偿充电法，研究了孔洞(单元电畴)内分布的空间电荷型宏观电偶极子的形成，及其增长对聚丙烯孔洞膜电极化期间的电流特性及电导率的影响. 借助等温表面电位衰减测量、开路和短路热刺激放电电流谱分析等，讨论了宏观电偶极子及其密度变化时的聚丙烯孔洞驻极体膜电荷储存稳定性及电荷动态特性. 实验结果说明：由电极化形成的宏观电偶极子的自身电场提高了聚丙烯孔洞驻极体膜的电导率，从而降低了驻极体膜电荷储存的稳定性. 对呈现弱极化强度的孔洞驻极体膜，以孔洞为畴结构基本单元内的宏观电偶极子，其两性空间电荷的大部分仅仅分别沉积在透镜状孔洞上下两壁的两端. 外激发脱阱电荷从脱阱位置的输运路径，主要是绕孔洞两边沿介质层迁移；而极化强度较高的样品，其两性电荷则分别分布在上下两壁的宽广区域内，脱阱电荷的大部分在驻极体电场驱动下从脱阱位置通过孔洞层间的介质层迁移并衰减.