再论静电场中场强与等位面曲率的关系

文献[1]已对静电场中场强的量值与等位面曲率的关系作过研究,并对所得到的微分方程的近似解作了初步的讨论.本文进一步研究了这个问题的近似解,并对其应用作了更具体的说明. 一、静电场中场强与等位面曲 率的关系式的近似解 已知静电场中等位面曲率与场强沿电力线方向的变化率之间的关系式为 dE/dn 2H(n)E=0.(1)在条件E｜n=0=E0下求解,可得到沿电力线场强量值的大小.其中,E是沿电力线通过等位面S的交点处场强的大小,而E0是在参考等位面S0上的电力线出发点的电场量值,如图1所示.H是等位面S在计算量值E处的平均曲率.(1)式的一般解是 我们…     

一种描绘静电场分布的实验装置

设计出一种描绘静电场等电势线和电力线分布的装置,包括两个异号静点电荷产生的电场和金属平行板电极产生的匀强电场,通过这种装置可方便地描绘出静电场的分布规律.     

静电场中电场强度的数值意义

“近场强远场弱”是静电场的普遍特点,宏观带电体的静电场是点电荷电场叠加的结果.本文以静电场中两个实际的电场强度问题为例,用相对数值比较了电荷分布对电场强度的贡献,阐述电场强度“近场强远场弱”的数值意义.     

模拟同号电荷静电场的实验

普通物理实验中,用直流电流场模拟静电场,必须要有正负电极,而目前生产的静电场描绘仪,只能模拟等量异号电荷的电场。同号电荷的静电场也是典型的静电场之一,用实验的方法描绘出来,对电磁学的教学无疑是有意义的。一、等位面电极的设计和制作要模拟同号电荷的场,除必须设置两个电位相等的同性电极外,还必须设置异性电极。根据静电场唯一性定理,如果把异性电极看作是二个同号电荷电场等位面,并做为电场区域的边界,则边界内部每一点的电位     

REB二极管的电场计算和实验研究

在百焦耳准分子激光实验中，采用了径向绝缘的大面积强流相对论电子束二极管（简称ＲＥＢ二极管）。对“天光一号”的ＰＦＬ线、有机玻璃隔板以及二极管腔内区域进行了二维轴对称电场计算，得到了直观的等位线图和电场分布图。结合二极管实验对计算结果进行了分析，用耐压因子概念解释沿面滑闪问题。另外，对一台焦耳级准分子激光加速器的二极管进行了优化电场设计。进行了有关改善三结合处电场分布的实验研究，给出三结合处电场强度在小于３ｋＶ／ｃｍ时，不会发生真空沿面击穿的结论。     

Fe_3O_4单晶薄膜磁性电场调控的微磁学仿真研究

磁性薄膜磁学特性电场调控的相关研究对开发新型低功耗磁信息器件具有突出意义.本文基于电场调控磁性的基本理论,以OOMMF(Object Oriented Micro-Magnetic Frame)微磁学仿真软件为工具,研究了电场对生长于PZN-PT单晶衬底上Fe_3O_4单晶薄膜磁学特性的调控.研究结果显示:无外加电场时,薄膜表现出典型的软磁特性;沿衬底[001]方向施加的外加电场可以使得薄膜矫顽力、矩形比等磁学特性发生显著改变:当外加磁场沿[100]([010])时,施加正值(负值)电场强度可以显著增大薄膜的矫顽力与矩形比,当电场强度不小于0.6 MV/m时薄膜矩形比达到1.这是因为外加电场导致薄膜产生单轴应力各向异性,使得薄膜的等效磁各向异性发生了从无外电场下的面内四重磁晶各向异性向高电场下的近似单轴磁各向异性的过渡.外加1 MV/m与-1 MV/m的电场时等效易磁化轴分别沿[100]与[010]方向.另外,外加1 MV/m(-1 MV/m)的电场强度可以使得铁磁共振的频率增大(减小)接近1 GHz.     

静电场中沿电力线的纵向张应力和横向压应力

静电场中电介质表面上受的力,一般虽可从功和能的关系求解,但本质上实为电磁场应力张量的作用.本文中将引述沿电力线的纵向及横向应力的概念,并且用简便方法引入静电场中张应力 T 及压应力 P 的表达式,因而得以形象地理解电介质表面所受的力,并可直接进行计算.     

孤立带电导体面电荷密度的分布

关于孤立带电导体表面上面电荷密度的分布问题,在普通物理学教科书中都有讨论,一般只是作为实验结论,在理论分析上比较粗略。本文试图从靜电场的基本性质出发,推导出电力线束发散程度与等位面的曲率之间的普遍关系式,从而定性地讨论孤立带电导体表面电荷分布情况。     

浅谈电力线教学

浅谈电力线教学卢晶（咸阳机校７１２０００）在静电场一章中，电力线是一个非常重要的概念，正确理解、应用电力线对学好电场中的所有概念非常重要。但学生对电力线往往不理解，易把电力线的方向与场强和电场力的方向混淆，还易误认为。电力线就是电荷运动的轨迹等．为了...     

静电场中水分子的扩散与液固相变

扩散与相变是本科阶段基础物理教学的重要内容.本文以体相水分子系统为例,基于分子动力学模拟,研究静电场环境下水分子的扩散和相变.在较小电场强度情况下,水分子表现出显著的大角度跳跃转动,且转动频次随电场呈先增加后减小的非单调行为.这种大角度跳跃转动的反常电场依赖性与水分子扩散系数随电场强度变化的非单调性存在较强相关性.在电场强度较大时,水分子系统发生液固相变,即电致结冰,并观察到了两种冰相沿电场方向的层状混合堆叠结构.该分子动力学模拟有助于学生从微观层次理解分子扩散与相变等物理现象的分子机制,可作为教学实例培养本科生的科研实践能力.     

问题解答

为什么在有些情形下规定无穷远处的电势为零,在另一些情形下又规定地面的电势为零?这有没有矛盾?电场的作用能达到很远吗? 电磁场也是一种物质,静电场和静磁场又仅是电磁场的一种特殊形式。这里我们只用静电场的情形来说明电势和电势差。静电场的一个重要的性质是把一个电荷放到这电场中时,电荷便会受到力的作用。一个单位阳电荷在电场中某点所受到的力,便表征该点的电场强度,电场强度的大小和方向与这力的大小和方向相同。举一个最简单的例来说:设想空间中有一个点电荷,它的电量为q,那么在距这电荷r     

静电场作用下α-碘酸锂单晶的透光异常现象

实验观察到,沿α-碘酸锂单晶的z轴向施加静电场,能使晶体的透射光呈现异常分布。观察到此变化与所加的z向电场大小及其与晶体电正极面之相对取向有关,而与入射光源的相干性无关。同时注意到现象的形成落后于施加电压的弛豫效应。当施加y向电场时无此效应。     

静电场场图描绘实验的剖析

简单形状带电导体组合的静电场分布可以用数学方程求解，而复杂形状的带电导体组合的静电场分布，虽然理论上都可用拉普拉斯方程求解，但实际计算相当复杂困难．如果直接用探讨测量静电电位，也会因探讨的引入破坏了原电场分布，使测量结果误差很大．所以，实际上常用稳恒电流场模拟静电场的方法来描绘静电场场图．教学中，具体应用的器材有电解槽，还有导电纸和导电玻璃．静电场场图描绘实验，除了要使学生了解静电场模拟基本原理、实验方法以及等位线、电力线的特性以外，还有一些重要问题，需要学生理解．如实验所描绘的对象是什么？测绘…     

保角变换法计算均匀带电圆柱与接地导体平面间的电场

根据保角变换法,通过对均匀带电圆柱与接地导体平面间的静电场进行的研究,得到了电势与电场强度的表达式,并导出了等势线和电场线函数.     

电势差与电场强度的关系

电势差与电场强度是电学中两个重要的概念 ,它们都是用来描述电场的物理量 ,电场强度从力的角度描述电场 ,电势差从功的角度描述电场 .由于力和功是互相联系的 ,所以电场强度与电势差也是互相联系的 .由于电势差是从电场力做功的角度描述电场 ,因此要特别注意电场力做功与路径无关的特点 ,这一点非常重要 .任何做功与路径无关的力 ,都叫保守力 (从场的观点来看 ,叫做保守力场或势场 ) ,对于保守力或保守力场 ,可以引入“势能”的概念 .与重力保守力场引入“重力势能”一样 ,静电保守力场也可以引入“电势能”的概念 .处于静电场中的任何一个…     

对2010年高考江苏卷第5题的一点疑问

[题目] 2010年高考江苏卷第5题 空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图像如图1所示.下列说法正确的是     

奥斯特罗格拉德斯基（Ostrogodladsky，M R 1801-18867）俄国数学家（Mathematician，Russia）

高斯定理是静电场的基本方程之一，它反映了静电场是有源场这一特性。正电荷是电力线的源头，负电荷是电力线的吮点。它是由库仑定律直接导出的，完全依赖于库仑力与距离的平方成反比的特性。把它写成微分形式，就是电位移的散度等于该点自由电荷的体密度：div E=4πρ。     

强流电子束二极管绝缘子分析与设计

对应用在Tesla型强流加速器中的电子束二极管绝缘子进行了仿真,发现电场增强区域与实际发生击穿区域基本一致。从绝缘子沿面电场分布、电力线和绝缘子表面所成角度分布以及材料缺陷等方面分析了击穿发生的原因。认为材料中存在缺陷是导致绝缘子发生击穿的主要原因,局部场增强和非最优化结构设计促成了击穿的发生。对影响绝缘子沿面电场分布的同轴线关键位置进行了设计,得出了阳极倒角半径和阴极屏蔽环半径两个参量的最佳取值范围。     

静电场的图像问题

在高中物理静电场中,我们都已经注重带电粒子在电场中的运动,我们还应重视描述电场本质的图像。描述电场的图像有以下两种情况,一种是直接在坐标系中用电场线或等势线描述电场,另一种是描述电场的物理量随距离或其他量的变化关系图像,如E-x图像,φ-x图像,E_p-x图像。一、在坐标系中用电场线或者等势线来描述电场例1、静电透镜是利用静电场使电子束会聚或发散的一种装置,其中某部分静电场的分布如右图所示。     

任意三角形均匀带电线框的空间电势和空间电场计算

从均匀带电直线的电势出发,采取分段计算然后叠加的方法,首先导出均匀带电任意三角形线框的空间电势表达式,然后,利用电场强度与电势梯度的关系,进而导出了均匀带电任意三角形线框的空间电场表达式,并讨论了均匀带电正三角形线框和中心轴线上的特殊情况.