探究几种均匀带电体的场强及最大值

利用多种方法推导了均匀带电的圆环线、圆环面和圆形面在轴线上一点的场强公式，探究了场强取最大值的条件以及场强的变化规律是否具有相似性。     

推导匀强电场中导体球的电荷面 密度的简单方法

通过推导一个数学结论和电偶极子的场强公式, 利用均匀带电球体内部场强公式、 等量异号电荷模型、 镜像电荷模型和偶极子模型以及等效法和叠加法, 对匀强电场中导体球的电荷面密度的关系式给出两种巧妙的推 导方法     

一道电学选择题的多种解法

点电荷周围的静电场,是教学和高考中的重点和难点,通常考查等量同号或等量异号电荷,连线和连线中垂线上各点电场力、场强、电势能、电势等知识.但在"乌鲁木齐地区2012年高三年级第一次诊断性测试"中,一道考查学生关于非等量异号电荷的电场力的性质和能的性质的选择题,引起了笔者的许多思考,现将学生的几种解法归纳如下.     

共轴均匀带电圆环间相互作用力的迭代计算

利用带电圆环电场的轴对称性,联合运用静电场的高斯定理和安培环路定理,以轴线上的场强值为初值,巧妙地导出了均匀带电圆环空间电场的无穷级数表达式,进而计算出了共轴均匀带电圆环之间的相互作用力.     

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.     

等效求解电介质球内退极化场的前提的证明

求解均匀极化的电介质球内的退极化场时,由于球面上极化面电荷分布不均匀,一般都用两等大、原本重叠、带均匀等量异号电荷的球体错开微小位移的模型来等效地求解;但这种模型为何与原情景等效,是令初学者困惑的地方.对此,文章给出了一个简单的证明.     

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...     

电各向异性介质中带电圆环的电势和场强

由电各向异性介质中连续带电体的电势公式,利用积分的方法,求得放置在电各向异性介质中的均匀带电圆环在其轴线上所激发的电势,并进而求得在其轴线上激发的场强。对求得的结果进行讨论,可得到在电各向异性介质中均匀带电圆环在其轴线上所激发的电势和场强的一些的特点。     

叠加法求均匀带电球体电场问题

现有教材中计算均匀带电圆盘轴线电场强度公式,只得到场强大小,没有明确给出场点和圆盘的相对位置与场强方向之间的关系。若根据场强叠加的方法利用此公式计算均匀带电球体的场强分布,容易得到错误的结果。将符号函数引入均匀带电圆盘轴线上电场强度计算式,可以得到场强大小及相对于圆盘的方向,清楚而准确地给出均匀带电圆盘轴线电场强度。利用该公式再次求解均匀带电球体电场,结果与利用高斯定理得到的结果完全相符。     

带有低脊的接地大导体板对均匀电场的影响及其数值模拟

利用复数坐标系z上根式变换,讨论带有低脊的平面导体板对均匀电场的影响,给出其电势和场强分布,利用软件MATLAB绘制出电场线图,从而定性地研究低脊对均匀电场影响的程度和范围.     

共轴平行圆盘的电容系数

由泊松方程和边界条件,给出了共轴平行不同大小圆盘的电势含两个待定函数的积分表达式.电势在圆盘上为定值,电场在圆盘外所在平面上连续,由此得到两个待定函数的偶合积分方程.利用数值积分中的Gauss-Lobatto公式,得到了圆盘上电荷数值表达式.两个圆盘上的电荷与圆盘电势成线性关系,其系数矩阵为电容系数矩阵.给出了电容系数和圆盘半径与圆盘间距比值得等高线图.     

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     

均匀带电细圆环电场的级数解

根据点电荷场强公式和电场叠加原理,导出了均匀带电细圆环电场的级数表达式,进而讨论了均匀带电细圆环平面内、中心轴线上和远区的电场.     

两平行接地大导体板间线电荷的电场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算长直线电荷在两平行接地大导体板之间的电势和场强分布.     

接地条形导体板对均匀电场的影响及其数值模拟

利用保角变换法和复位函数法,研究接地条形导体板对均匀电场的影响,给出其电势和场强分布,并利用软件MATLAB对场分布进行数值模拟.     

均匀带电平面折线在空间产生的电场及其可视化

推导了均匀带电线段在二维平面中产生的电势的简要公式,进而推导了在三维直角坐标系中的电势公式,形成了带电折线(包括任意多边形)的电势简要公式.根据电势与电场强度之间的关系,列出了场强的表达式.将公式无量纲化,利用MATLAB指令,绘制了各种形状的带电多边形和折线的等势面和三维电场线,并显示了电场在空间的分布规律.     

均匀带电圆环片的空间静电场

通过点电荷的电势公式,利用叠加原理及勒让德多项式与母函数的关系,计算出了均匀带电圆环片在空间产生的电势及场强,并对结果进行了讨论.     

亥姆霍兹线圈磁场均匀范围的研究

推导了双环电流磁感应强度在直角坐标系中的解析式,将公式无量纲化,通过第一类和第二类完全椭圆积分计算场强的两个分量,从而计算合场强,画出亥姆霍兹线圈内外磁感应强度合场强曲面和三维均匀区域,发现磁场的均匀区域是"八爪"形状,并与双环电流不同距离的场强和均匀范围进行了比较.     

数值积分求解均匀带电圆环平面上的电场分布

本文用数值积分的方法计算椭圆积分，求出在均匀带电圆环平面上的场强与电势．     

利用图像法巧解一类均匀带电双圆环问题

给出了单个均匀带电圆环在轴线上各点产生的场强随距离变化的关系式和极值条件以及图像并分析其特点,利用图像叠加法对有关两个均匀带电圆环在轴线上产生电场的问题进行巧妙解答.