圆形区域变化磁场激发 涡旋电场的问题剖析及案例分析

剖析涡旋电场的分布以及涡旋电场中非导体约束和导体约束条件下的电势问题, 给出在限定的圆形区 域内均匀变化磁场中的涡旋电场、 感生电动势与电势的分布规律, 以及在这限定的圆形区域内均匀变化的磁场中, 非导体约束和导体约束条件下电势的计算与比较. 通过在涡旋电场中对电源、 电势及电压等概念的引入,澄清了一 些在大学物理教学中涉及涡旋电场的容易模糊、 难于理解的概念. 对涡旋电场的一个具体案例进行了详细分析     

扩散p-n结内建电场的数值分析

对高斯分布的p-n结,通过建立相关的一维泊松分布方程,分析边界和初始条件,应用数值计算方法在耗尽层近似和考虑自由载流子两种情况下模拟电场、电势的分布。进一步讨论温度变化对电场、电势分布的影响。     

关于电压、电势和电势差概念的理解

文章讨论了稳定涡旋电场中导体上的电压,并把该情况及似稳条件下导体上的"电势""电势差"与静电场中的电势、电势差作了比较。结果表明:只存在静电场时,空间任一点有电势,两点间有电势差;存在涡旋电场时,在一定条件下(形成稳定电流和似稳电流时)在导体上任一点有"电势",只在由导体连接着的两点间有"电势差"。当电场为只由静止电荷激发的静电场,此时一点的电势值与零点的选择有关,电势差与积分路径无关;当电场为全部电场中的保守场部分时,一点的"电势"值与零点的选择有关,"电势差"也与积分路径无关。两点间电势差是单位正电荷从一点经任意路径移到另一点时外力克服静电力做功而增加的能量,即静电势能的增量;两点间"电势差"是单位正电荷从导体上任一点经导体中的任意路径移到另一点时获得的(净)能量,是外力所做的功除去发热剩余的能量,数值上恰等于静电势能的增量。     

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.     

轴向变化磁场中导体电势问题的讨论

应用类比法计算了截面为矩形的轴向变化磁场激发感生电场,并且讨论了处于这类感生电场中导体的电势问题.     

带电导体椭球的静电场

根据带电导体椭球电场的对称性,从特殊方向的电场计算出带电导体椭球外的电势与椭球几何特征的关系,然后根据电势计算出带电导体椭球外的电场强度.     

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．     

用GeoGebra软件工具绘制三维连续变化电场的等势面

GeoGebra是一款优秀的软件,该软件和高中物理教与学相融合,能优化教学方式,提高教学效益.文中举例说明GeoGebra在电场教学中的应用,首先介绍用GeoGebra绘制电场中等势面的方法,该课件能获得"等高线"形式的电场三维图景;绘制出两个电荷连线上的电势分布图线;绘制出两个电荷所在平面的等势面.所绘制的等势面可以做动态变化,能够随着两个电荷电荷量比的连续变化而变化,把点电荷、同种电荷、异种电荷的电场和等势面统一起来.绘制的等势面很精细,可以利用所绘制的图形进行电势相关问题的半定量分析,比如,等量同种电荷周围电势的变化问题.     

多重镜像法求解三带电金属球的电场

镜像法是求解静电场的一种基本方法.本文通过电容法和电荷法两种方法来求解三金属球体系的多重镜像电荷,进而将带电金属球在空间的电场替代为各个等效电荷和镜像电荷产生的电场.通过对比电场的分布,验证了两种方法的正确性和一致性.进一步的研究结果表明,调节第三个金属球的位置和带电量可以实现两金属球之间的相互作用力由吸引向排斥的转变.结合Matlab软件,我们直接给出了双球和三球体系时电势在空间的分布.     

柱形分布的电荷产生的电势

将无限长线电荷看成二维平面上的一个“源”,利用电势叠加原理计算了无限长柱形均匀分布的电荷产生的电势.这些柱体的截面电荷分布包括可解析表示和不可求解表示两种,后者可以通过数值计算给出结果.因此这种方法实际上可以计算任意截面柱形电荷分布的电势.通过计算,展示了各种电荷分布所产生电场的特性和共同特征.     

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.     

静电场中零电势点的确定和电势的计算

在静电场中,零电势点位置的确定,对电势计算的方便与否起着致关重要的作用.下面就4种情况,简述零电势点位置的确定及相应电势的计算公式.1 点电荷电场中各点电势的计算 例1 设一带电量为Q的点电荷,放在相对电容率为εT的无限大均匀电介质中,求空间各点的电势.     

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。     

电子温度对霍尔推进器等离子体鞘层特性的影响

采用二维粒子模拟方法研究了霍尔推进器通道中电子温度对等离子体鞘层特性的影响, 讨论了不同电子温度下电子数密度、鞘层电势、电场及二次电子发射系数的变化规律. 结果表明: 当电子温度较低时, 鞘层中电子数密度沿径向方向呈指数下降, 在近壁处达到最小值, 鞘层电势降和电场径向分量变化均较大, 壁面电势维持一稳定值不变, 鞘层稳定性好; 当电子温度较高时, 鞘层区内与鞘层边界处电子数密度基本相等, 而在近壁面窄区域内迅速增加, 壁面处达到最大值, 鞘层电势变化缓慢, 电势降和电场径向分量变化均较小, 壁面电势近似维持等幅振荡, 鞘层稳定性降低; 电子温度对电场轴向分量影响较小; 随电子温度的增大, 壁面二次电子发射系数先增大后减少. 关键词： 霍尔推进器 等离子体鞘层 电子温度 粒子模拟     

怎样利用电势、电势差求未知电场

电场强度和电势、电势差是电场中重要物理概念．理解它们物理意义的同时，还必须弄清楚它们的来龙去脉及其联系．电场强度是从力的角度研究电场而引入的，电势和电势差是从能量的角度研究电场而引入的．两者从不同侧面反映了电场这一特殊物质的两种属性，它们存在着必然的联系．电场线可以形象化的描述电场，电场线上每一点的切线方向表示该点的场强方向，电场线在某一区域的密疏分布可以表示场强的大小．因此，电场线与电势也有密切联系．电场线、电场强度与电势、电势差之间联系可归纳如下：1)电场强度跟等势面垂直，电场线从电势高的等势面指向电势低的等势面；     

用电介质镜像法计算线电荷与介质圆柱所形成的电场

利用电介质镜像法计算线电荷与介质圆柱体所形成的电场,给出电势与场强的解析表达式,进一步得出等势线与电场线方程,并利用软件MATLAB绘制出电场线和等势线(面)图予以验证.     

共形映射法求无限长带电直导线的电势

沿着主轴放置的无限长均匀带电直导线在有三个两两正交主轴方向的各向异性电介质中激发的电场是二维静电场。由无限长均匀带电直导线在各向异性电介质中的电势表达式,以平面镜像法为统一模型,应用共形映射,可求解出当存在一类接地导体的边界较为复杂时其所激发的电势。     

对W_(AB)=qU_(AB)的再认识

教科书在推导出电荷q在电场中从A点移到B过程中，电场力所作的功和电势差的关系WAB=qUAB之后得出下面两个结论：结论1：沿电场线方向，电势逐点降低；结论2：电场力作正功时，正电荷是从电势高的地方移向电势低的地方；负电行是从电势低的地方移向电势高的地方．反之，只要正、负电荷这样移动，电场力一定做正功．学生对这样的结论只是记忆而难以理解，教学中如能举一反三，并加以归纳总结，有助于学生正确理解并加强记忆·下面分别从四种情况加以说明．①在正电荷形成的电场中，正检验电荷从A点移到B点，电场力作正功．U在减小．②在…     

浅谈两种常用电势零点选择的兼容性

高校基础物理教学必然涉及电势的零点选择.通常除选无穷远处为电势零点外,实用上还选地球的电势为零.当不考虑地球自身所带的电荷时可将其看作一硕大的中性导体球.如地球周围空间并无电荷分布,空间不存在电场;因而必与无穷远处等势.如取无穷远处为电势零点,地球的电势必也为零.当地球上分布有限电荷时,由于其电容很大,电势改变甚微,仍可在一定近似程度上看作零;即地球和无穷远二者均取作电势零点近似兼容.3.3×10~(-5)C的正电荷分布在地球表面时电势不到0.05V.但是,由于地球本身带有负电荷,使其周围存在指向地面的电场,地球和无穷远处取作电势零点便不再兼容.     

有限长均匀带电圆柱面的电场强度和电势

联合使用髙斯定律和静电场的环路定律,以轴线的值为初值,通过反复迭代的方式,巧妙地求出了均匀带电圆柱面空间电场的级数表达式,进而根据电势的定义计算出了空间电势分布。