电动力学复习总结电动力学复习总结答案
电动力学期末考试复习知识总结及试题

电动力学期末考试复习知识总结及试题第一章电磁现象的普遍规律一、主要内容:电磁场可用两个矢量—电场强度和磁感应强度来完全描写,这一章的主要任务是:在实验定律的基础上找出, 所满足的偏微分方程组—麦克斯韦方程组以及洛仑兹力公式,并讨论介质的电磁性质及电磁场的能量。
在电磁学的基础上从实验定律出发运用矢量分析得出电磁场运动的普遍规律;使学生掌握麦克斯韦方程的微分形式及物理意义;同时体会电动力学研究问题的方法,从特殊到一般,由实验定律加假设总结出麦克斯韦方程。
完成由普通物理到理论物理的自然过渡。
二、知识体系:三、内容提要:1.电磁场的基本实验定律:(1)库仑定律:对个点电荷在空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和,即:(2)毕奥——萨伐尔定律(电流决定磁场的实验定律)(3)电磁感应定律①生电场为有旋场(又称漩涡场),与静电场本质不同。
②磁场与它激发的电场间关系是电磁感应定律的微分形式。
(4)电荷守恒的实验定律,①反映空间某点与之间的变化关系,非稳恒电流线不闭合。
② 若空间各点与无关,则为稳恒电流,电流线闭合。
稳恒电流是无源的(流线闭合),,均与无关,它产生的场也与无关。
2、电磁场的普遍规律—麦克斯韦方程其中:1是介质中普适的电磁场基本方程,适用于任意介质。
2当,过渡到真空情况:3当时,回到静场情况:4有12个未知量,6个独立方程,求解时必须给出与,与的关系。
介质中:3、介质中的电磁性质方程若为非铁磁介质1、电磁场较弱时:均呈线性关系。
向同性均匀介质:,,2、导体中的欧姆定律在有电源时,电源内部,为非静电力的等效场。
4.洛伦兹力公式考虑电荷连续分布,单位体积受的力:洛伦兹认为变化电磁场上述公式仍然成立,近代物理实验证实了它的正确。
说明:①②5.电磁场的边值关系其它物理量的边值关系:恒定电流:6、电磁场的能量和能流能量密度:能流密度:三.重点与难点1.概念:电场强度、磁感应强度、电流密度、极化强度、磁化强度、能流密度。
电动力学重点的知识地总结

电动力学重点的知识地总结电动力学是物理学的一个分支,主要研究带电粒子受力和电磁场的相互作用。
以下是电动力学的重点知识总结,供期末复习必备。
1.库仑定律库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力,它与电荷之间的距离成反比,与电荷的大小成正比。
库仑定律可以表示为:F=k*(q1*q2)/r^2其中,F是两个电荷之间的相互作用力,k是库仑常数,q1和q2是两个电荷的大小,r是两个电荷之间的距离。
2.电场电场是电荷周围空间的属性,描述了电荷对其他电荷施加的力的结果。
电场可以通过电场强度来描述,表示为E。
电场强度的大小是电场力对单位正电荷的大小。
电场强度的方向指向力的方向,因为正电荷会受到力的作用向电场强度的方向移动,而负电荷则相反。
3.电场线和等势线电场线是描述电场分布的曲线,它是指电场强度方向的切线。
电场线的特点是从正电荷发出,朝着负电荷流动,并且彼此之间不会交叉。
等势线是与电场线垂直的曲线,它表示了电势相同的点的集合。
4.电势能电势能是指电荷由于存在于电场中而具有的能量。
电荷在电场中移动时会改变其电势能。
电场中的电势能与电荷的位置和电势有关。
5.电势差和电势电势差是指单位正电荷从一个点移动到另一个点时电场力所做的功。
电势差可以通过下式计算:∆V = - ∫ E * dl其中,∆V是电势差,E是电场强度,dl是电场强度方向的位移。
电势是电势差的比例,可以表示为V = ∆V / q,其中V是电势,q是电荷大小。
电势是标量,单位为伏特(Volt)。
6.静电场中的电势对于一个静电场中的电势,可以通过电场强度的分布来计算。
电势的分布可以通过库仑定律计算。
对于一个点电荷,其电势可以表示为:V=k*q/r7.平行板电容器和电容平行板电容器是由两个平行的金属板组成的,中间有绝缘介质隔开。
在平行板电容器中,当两个电容板分别带有正负电荷时,会形成电场,电场的强度在电容器中是均匀的。
电容是指在一定电势差下,存储在平行板电容器中的电荷量的比例,可以表示为C = q / V,其中C是电容,q是电荷量,V是电势差。
电动力学知识的总结

第一章 电磁现象的普遍规律§1.1 电荷与电场1、库仑定律(1)库仑定律如图1-1-1所示,真空中静止电荷'Q 对另一个静止电荷Q 的作用力F 为()'3''041r r rr Q Q F --=πε (1.1.1)式中0ε是真空介电常数。
(2)电场强度E静止的点电荷'Q 在真空中所产生的电场强度E为()'3''41r r r r Q E --=πε (1.1.2)(3)电场的叠加原理N 个分立的点电荷在r 处产生的场强为()'13'0'4iNi i i r r r r Q E --=∑=πε (1.1.3)体积V 内的体电荷分布()'rρ所产生的场强为()()'3'''041r r r r dV r E V--=⎰ρπε (1.1.4)式中'r 为源点的坐标,r为场点的坐标。
2、高斯定理和电场的散度高斯定理:电场强度E穿出封闭曲面S 的总电通量等于S 内的电荷的代数和)(∑ii Q 除以0ε。
用公式表示为∑⎰=⋅iiSQS d E 01ε (分离电荷情形) (1.1.5)或⎰⎰=⋅VSdV S d E ρε01(电荷连续分布情形) (1.1.6)其中V 为S 所包住的体积,S d为S 上的面元,其方向是外法线方向。
应用积分变换的高斯公式⎰⎰⋅∇=⋅VSdV E S d E(1.1.7)由(1.1.6)式可得静电场的散度为ρε01=⋅∇E 3. 静电场的旋度由库仑定律可推得静电场E的环量为0=⋅⎰Ll d E(1.1.8)应用积分变换的斯托克斯公式⎰⎰⋅⨯∇=⋅SLS d E l d E从(1.1.8)式得出静电场的旋度为0=⨯∇E(1.1.9)§1.2 电流和磁场1、电荷守恒定律不与外界交换电荷的系统,其电荷的代数和不随时间变化。
对于体积为V ,边界面为S 的有限区域内,有⎰⎰-=⋅V S dV dtdS d J ρ (1.2.1) 或0=∂∂+⋅∇tJ ρ(1.2.2)这就是电荷守恒定律的数学表达式。
电动力学重点知识总结(期末复习必备)

电动力学重点知识总结(期末复习必备)电动力学重点知识总结(期末复习必备)电动力学是物理学的重要分支之一,研究电荷之间相互作用导致的电场和磁场的规律。
在这篇文章中,我们将整理电动力学的重点知识,以帮助大家进行期末复习。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本定律。
根据库仑定律,电荷之间的力与它们的电量大小和距离的平方成正比。
即$$ F = k\frac{q_1q_2}{r^2} $$其中$F$为电荷之间的力,$q_1$和$q_2$分别为两个电荷的电量,$r$为它们之间的距离,$k$为库仑常数。
二、电场电场是描述电荷对周围空间产生影响的物理量。
任何一个电荷在其周围都会产生一个电场,其他电荷受到这个电场的力作用。
1. 电场强度电场强度$E$定义为单位正电荷所受到的电场力。
即$$ E =\frac{F}{q} $$电场强度的方向与电场力方向相同。
2. 电荷在电场中的受力当一个电荷$q$在电场中时,它受到的电场力$F$为$F = qE$,其中$E$为电场强度。
3. 电场线电场线是一种用于表示电场分布的图形。
电场线从正电荷发出,或者进入负电荷。
电场线的密度表示电场强度大小,电场线越密集,电场强度越大。
三、高斯定律高斯定律是用于计算电场分布的重要工具。
它描述了电场与通过闭合曲面的电通量之间的关系。
1. 电通量电通量是电场通过曲面的总电场线数。
电通量的大小等于电场强度与曲面垂直方向的投影之积。
电通量的计算公式为$$ \Phi = \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{dA} $$其中$\mathbf{E}$为电场强度,$\mathbf{dA}$为曲面元。
2. 高斯定律高斯定律表示电通量与包围曲面内所有电荷之和的比例关系。
即$$ \Phi = \frac{Q_{\text{内}}}{\epsilon_0} $$其中$\Phi$为通过曲面的电通量,$Q_{\text{内}}$为曲面内的总电荷,$\epsilon_0$为真空介电常数。
电动力学-郭硕鸿-第三版-课后题目整理(复习备考专用)要点

电动力学-郭硕鸿-第三版-课后题目整理(复习备考专用)要点电动力学答案第一章电磁现象的普遍规律1. 根据算符?的微分性与向量性,推导下列公式:BA B A A B A B B A )()()()()(??++??+=??AA A A )()(221??-?=A2. 设u 是空间坐标z y x ,,的函数,证明:u uf u f ?=d d )(,uu u d d )(A A ?=??,uu u d d )(AA ??=??证明:3. 设222)'()'()'(z z y y x x r -+-+-=为源点'x 到场点x的距离,r 的方向规定为从源点指向场点。
(1)证明下列结果,并体会对源变量求微商与对场变量求微商的关系:r r r /'r =-?=? ; 3/)/1(')/1(r r r r -=-?=? ;0)/(3=??r r ;0)/(')/(33=?-?=??r r r r ,)0(≠r 。
(2)求r ?? ,r ?? ,r a )(?? ,)(r a ?? ,)]sin([0r k E 及)]sin([0r k E ,其中a 、k 及0E 均为常向量。
4. 应用高斯定理证明fS f ?=SVV d d ,应用斯托克斯(Stokes )定理证明??=??LSl S d d5. 已知一个电荷系统的偶极矩定义为 'd '),'()(V t t Vx x p ?=ρ,利用电荷守恒定律0=??+tρJ 证明p 的变化率为:?=V V t td ),'(d d x J p6. 若m 是常向量,证明除0=R 点以外,向量3/R )(R m A ?=的旋度等于标量3/R R m ?=?的梯度的负值,即-?=??A ,其中R 为坐标原点到场点的距离,方向由原点指向场点。
7. 有一内外半径分别为1r 和2r 的空心介质球,介质的电容率为ε,使介质球内均匀带静止自由电荷f ρ,求:(1)空间各点的电场;(2)极化体电荷和极化面电荷分布。
电动力学复习总结第四章 电磁波的传播2012答案

第四章 电磁波的传播一、 填空题1、 色散现象是指介质的( )是频率的函数. 答案:,εμ2、 平面电磁波能流密度s 和能量密度w 的关系为( )。
答案:S wv =3、 平面电磁波在导体中传播时,其振幅为( )。
答案:0x E e α-⋅ 。
6、 7、 9、 的贡10、 矩形波导中,能够传播的电磁波的截止频率=n m c ,,ω( ),当电磁波的频率ω满足( )时,该波不能在其中传播。
若b >a ,则最低截止频率为( ),该波的模式为( )。
答案: 22,,)()(b n a m n m c +=μεπω,ω<n m c ,,ω,μεπb ,01TE11、 全反射现象发生时,折射波沿( )方向传播.答案:平行于界面12、 自然光从介质1(11με,)入射至介质2(22με,),当入射角等于( )时,反射波是完全偏振波.答案:201n i arctg n = 13、 迅变电磁场中导体中的体电荷密度的变化规律是( ). 答案:0t e σερρ-= 1、 ) .均匀介质 B.真空中 C.导体内 D. A .6、 平面电磁波E 、B 、k 三个矢量的方向关系是( )A .B E ⨯沿矢量k 方向 B. E B ⨯沿矢量k 方向C.B E ⨯的方向垂直于kD. k E ⨯的方向沿矢量B 的方向答案:A7、 矩形波导管尺寸为b a ⨯ ,若b a >,则最低截止频率为( )A .μεπa B. μεπb C. b a 11+μεπ D. a2μεπ 答案:A 8、 亥姆霍兹方程220,(0)E k E E ∇+=∇⋅=对下列那种情况成立( ) A .真空中的一般电磁波 B. 自由空间中频率一定的电磁波C. 自由空间中频率一定的简谐电磁波D. 介质中的一般电磁波答案:C9、 矩形波导管尺寸为b a ⨯ ,若b a >,则最低截止频率为( ) 1、 21E E →∂-21B B →∂-表明:电场与磁场相互激发形成电磁波, 电磁波可以脱离场源而存在;222210E E B B v t ∂-⋅-⋅=∂ 一般随ω变化,存在色散(3)亥姆霍兹方程:(220,0E k E k E i B E ωεμω∇+==∇⋅==-∇⨯ 表示以一定频率按正弦规律变化的单色电磁波的基本方程,其每个解都代表一种可能存在的波模。
电动力学复习总结电动力学复习总结答案

第二章 静 电 场一、 填空题1、若一半径为R 的导体球外电势为b a b ra,,+=φ为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 。
答案:02aRε 2、若一半径为R 的导体球外电势为3002cos cos =-+E R E r rφθθ,0E 为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 . 球外电场强度为 .答案:003cos E εθ ,303[cos (1)sin ]=-+-r R E E e e rθθθ3、均匀各向同性介质中静电势满足的微分方程是 ;介质分界面上电势的边值关系是 和 ;有导体时的边值关系是 和 。
答案: σφεφσφεφεφφερφ-=∂∂=-=∂∂-∂∂=-=∇nc n n ,,,,1122212 4、设某一静电场的电势可以表示为bz y ax -=2φ,该电场的电场强度是_______。
答案:z y x e b e ax e axy+--225、真空中静场中的导体表面电荷密度_______。
答案:0nϕσε∂=-∂ 6、均匀介质部的体极化电荷密度p ρ总是等于体自由电荷密度f ρ_____的倍。
答案: -(1-εε0) 7、电荷分布ρ激发的电场总能量1()()8x x W dv dv rρρπε''=⎰⎰的适用于 情形.答案:全空间充满均匀介质8、无限大均匀介质中点电荷的电场强度等于_______。
答案:34qRRπε 9、接地导体球外距球心a 处有一点电荷q, 导体球上的感应电荷在球心处产生的电势为等于 . 答案:04q aπε10、无电荷分布的空间电势 极值.(填写“有”或“无”) 答案:无11、镜象法的理论依据是_______,象电荷只能放在_______区域。
答案:唯一性定理, 求解区以外空间12、当电荷分布关于原点对称时,体系的电偶极矩等于_______。
答案:零13、一个外半径分别为R 1、R 2的接地导体球壳,球壳距球心a 处有一个点电荷,点电荷q 受到导体球壳的静电力的大小等于_______。
最新电动力学重点知识总结

最新电动力学重点知识总结电动力学是物理学的一个重要分支,研究带电粒子在电场和磁场中的运动规律及其相互作用。
以下是最新的电动力学重点知识总结:1.库仑定律:库仑定律描述了两个点电荷之间的电荷间相互作用力的大小和方向。
它以电荷的量及其相对距离为参数,公式为F=k*q1*q2/r^2,其中F是作用力,q1和q2分别是两个电荷的电量,r是两个电荷之间的距离,k是库仑常数。
2.电场强度:电场强度描述了空间中各点受电场力的大小和方向。
电场强度与点电荷的大小和距离成反比,可以用公式E=k*q/r^2表示,其中E是电场强度,q是点电荷的电量,r是点电荷与观察点之间的距离。
3. 电通量:电通量是电场线通过单位面积的数量。
如果一个闭合曲面上的电通量为零,那么在该曲面上没有净电荷。
电通量可以用公式Φ=E*A*cosθ表示,其中Φ是电通量,E是电场强度,A是曲面的面积,θ是电场线与曲面法线之间的夹角。
4.高斯定律:高斯定律是描述电场的一个基本定律,它表明电场的总通量与包围该电场的闭合曲面上的净电荷成正比。
数学表达式为Φ=Q/ε₀,其中Φ是闭合曲面上的电通量,Q是闭合曲面内的净电荷,ε₀是真空的介电常数。
5.电势能:电荷在电场中具有电势能。
电势能是一个量值,并且仅依赖于电荷和它在电场中的位置。
电势能可以用公式U=q*V表示,其中U是电势能,q是电荷的电量,V是电势。
6. 电势差:电势差是单位正电荷从一个点到另一个点的电势能的差值,也可以看作是电场力对单位正电荷所做的功。
电势差可以用公式ΔV=∫E·dl来计算,其中ΔV是电势差,∫E·dl是电场强度在路径上的线积分。
7.电容器:电容器是一种可以存储电荷的装置。
它由两个导体板和介质组成,其中导体板上的电荷存储在电场中。
电容器的电容可以用公式C=Q/V表示,其中C是电容,Q是电荷的量,V是电势差。
8.电流:电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流可以用公式I=ΔQ/Δt表示,其中I是电流,ΔQ是通过导体横截面的电荷量,Δt是时间。
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第二章 静 电 场一、 填空题1、若一半径为R 的导体球外电势为b a b ra,,+=φ为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 。
答案: 02aRε2、若一半径为R 的导体球外电势为3002cos cos =-+E R E r rφθθ,0E 为非零常数,球外为真空,则球面上的电荷密度为 . 球外电场强度为 .答案:003cos E εθ ,303[cos (1)sin ]=-+-v v vr R E E e e rθθθ3、均匀各向同性介质中静电势满足的微分方程是 ;介质分界面上电势的边值关系是 和 ;有导体时的边值关系是 和 。
答案: σφεφσφεφεφφερφ-=∂∂=-=∂∂-∂∂=-=∇nc n n ,,,,1122212 4、设某一静电场的电势可以表示为bz y ax -=2φ,该电场的电场强度是_______。
答案:z y x e b e ax e axy ϖϖϖ+--225、真空中静场中的导体表面电荷密度_______。
答案:0nϕσε∂=-∂6、均匀介质部的体极化电荷密度p ρ总是等于体自由电荷密度f ρ_____的倍。
答案: -(1-εε0) 7、电荷分布ρ激发的电场总能量1()()8x x W dv dv rρρπε''=⎰⎰v v的适用于 情形.答案:全空间充满均匀介质8、无限大均匀介质中点电荷的电场强度等于_______。
答案: 34qRR πεv9、接地导体球外距球心a 处有一点电荷q, 导体球上的感应电荷在球心处产生的电势为等于 . 答案:04q aπε10、无电荷分布的空间电势 极值.(填写“有”或“无”) 答案:无11、镜象法的理论依据是_______,象电荷只能放在_______区域。
答案:唯一性定理, 求解区以外空间12、当电荷分布关于原点对称时,体系的电偶极矩等于_______。
答案:零13、一个外半径分别为R 1、R 2的接地导体球壳,球壳距球心a 处有一个点电荷,点电荷q 受到导体球壳的静电力的大小等于_______。
答案:212014()R q aR a a πε-二、 选择题1、泊松方程ερφ-=∇2适用于 A.任何电场 B. 静电场; C. 静电场而且介质分区均匀; D.高频电场 答案: C2、下列标量函数中能描述无电荷区域静电势的是A .2363y x + B. 222532z y x -+ C. 32285z y x ++ D. 2237z x + 答案: B3、真空中有两个静止的点电荷1q 和2q ,相距为a ,它们之间的相互作用能是 A .aq q 0214πε B. aq q 0218πε C. aq q 0212πε D.aq q 02132πε答案:A4、线性介质中,电场的能量密度可表示为A. ρφ21;B.E D ϖϖ⋅21; C. ρφ D. E D ϖϖ⋅答案:B5、两个半径为12,R R ,124R R =带电量分别是12,q q ,且12q q =导体球相距为a(a>>12,R R ),将他们接触后又放回原处,系统的相互作用能变为原来的A.16,25倍 B. 1,倍 C. 1,4倍 D. 1,16倍 答案: A6、电导率分别为12,σσ,电容率为12,εε的均匀导电介质中有稳恒电流,则在两导电介质分界面上电势的法向微商满足的关系是A . 12n n φφ∂∂=∂∂ B.2121n nφφεεσ∂∂-=-∂∂C. 1212n nφφσσ∂∂=∂∂ D.121211n n φφσσ∂∂=∂∂ 答案:C7、电偶极子P v在外电场v e E 中的相互作用能量是A.⋅v ve P E B. -⋅v v e P E C. -e PE D. e PE三、 问答题1、 由公式014dVrρϕπε=⎰可求得电势分布,然后用ϕ=-∇vE 即可求得场的分布,这种方法有何局限性?答:这种方法适用于空间中所有的电荷分布都给定的情况,而且电荷分布在有限区域.若电荷分布无限大区域,积分将无意义.例如无限长大带电面的电势,就不能用它计算. 2、 应用''1()()8x x dV W dV rρρπε=⎰⎰计算静电场能量时,要求全空间必须充满均匀介质才成立,试说明其理由。
并与比较电场能量公式12W D EdV=⋅⎰v v与,M αv12W dv ρϕ=⎰说明区别.答:计算静电场能量公式为12W dv ρϕ=⎰,公式中的ρ是空间的自由电荷密度,而ϕ是空间的自由电荷和极化电荷共同产生的总电势,即014f pdv rρρφπε+=⎰,当全空间充满均匀介质时,0(1)p f ερρε=--,所以0p f f ερρρε+=, 0()1144f pf x dv dv rrρρρφπεπε'+''==⎰⎰,''11()()28x x dV W dv dV rρρρϕπε==⎰⎰⎰。
若ε不是均匀的,0(1)p fερρε≠--所以全空间都要充满均匀介质。
电场能量公式:12W D EdV =⋅⎰v v适用于一切电场; 而12W dv ρϕ=⎰仅适用于静电场 因为静电场由电荷分布决定,而在非恒定情况下,电场和磁场互相激发,其形式是独立于电荷分布之外的电磁波运动,因而场的总能量不可能完全通过电荷或电流分布表示出来。
3、 在静电场中=0∇⨯v E ,就一定有=0∇⨯vD 吗?答:不一定。
当介质为均匀介质时,D E ε=v v成立且ε为常量,从而=E E 0εε∇⨯∇⨯=∇⨯=v v vD 成立;当介质是线性非均匀时,D E ε=v v 成立,()x εε=v,=E E E εεε∇⨯∇⨯=∇⨯+∇⨯v v v v D ,=0∇⨯v E 时,0∇⨯≠vD ;当介质是各向异性时,i ij j D E ε=∑,ij i j e e εε=∑t vv =0∇⨯v E 时,0∇⨯≠v D . 强场作用下, ,D v vE 的关系是非线性的,,,,i ij j ijk j k ijkl j k l jj kj k lD E E E E E E εεε=∑+∑+∑+LE ϖ指向电势φ减少最快的方向。
4、 由=-ϕ∇v E 说出E ϖ的方向。
答: 由=-ϕ∇v E ,说明E ϖ的方向与电势梯度方向相反, 电势梯度方向是指向电势增加最快的方向,电场E v指向电势减小最快的方向。
5、 静电场能量公式为12vW dv ρϕ=⎰,12ρϕ能否看成是能量密度?为什么/ 答:12ρϕ不能看成是能量密度.因为积分是对有电荷分布的区域积分,而电场的能量则存在于整个空间。
6、 有两个无限大的平行导体平面,它们的法线平行于z 轴,其中一个位于z=0处,电势固定为0ϕ,另一个位于z=d 处,电势固定为d ϕ,,两平面间充满电荷,密度为20()()z z dρρ=式中0ρ为常量,如图所示,试用泊松方程求区域0z d ≤≤的电势分布和每个导体平面上电荷面密度.解:由对称性知, 电势与x,y 无关,,仅是z 的函数.故2ρϕε∇=-o化成 22220,,dd z dz d z z d ρϕεϕϕϕϕ⎧=-⎪⎪⎪==⎨⎪==⎪⎪⎩o o o 积分得:421212d d z z d dϕϕρρϕϕεε⎛⎫-=-++ ⎪⎝⎭o o o o o o 电场32312d z z d E e z e z d d ϕϕρρϕεε⎛⎫-∂=-=-- ⎪∂⎝⎭o o o o o u r u r u r在Z=0面上:()0012z z z d de D E d ερσεϕϕ===⋅==---o o o o o u r u r在Z=d 面上:()4d z z d z d d de D E d ερσεϕϕ===-⋅==--o o o o u r u r7、 如果20ϕ∇=,为何不能说ϕ恒等于零?答:02=∇ϕ表示无电荷分布处的电势满足拉普拉斯方程,加上边界条件便可解得电势,无电荷分布处电势不一定为0.例如点电荷电场中,电势04q rϕπε= ,除点电荷所在处外,满足02=∇ϕ,但0ϕ≠. 8、 为什么静电势在边界处是连续的?答:在边界面两侧靠近界面处取两点1,2.相距为dl .则⎰⋅=-=∆dl E s s ρ||12ϕϕϕ.dl Θ趋近于0,E ρ有限,⎰=⋅0l d E ρρ得:s s ||12ϕϕ=.即:静电势在边界处连续。
9、 如果在两介质分界面上为面偶极层时,两侧电势及电势的法向微商满足何关系?答:设面偶极层电荷密度分别为+σσ-,,面偶极距密度为0lim l p l σσ→∞→=v v,面偶极层法线为n ,方向由σσ-+指向,对层点0P 及层外无限靠近层面的1P ,2P 点,应用边值关系,得20210(),()n E E n E E σσεε⋅-=⋅-=-vv()21210n E E n nϕϕ⋅-=∂∂=∂∂v二式相加,得即电势的法向微商是连续的在面偶极层上取一无限小面元 ,此面元的电偶极距为()''p x dS v,它在场点A 产生的电势为 ()''304p x rdS d r ϕπε⋅=v v()()()()()12'''30''211201144144ssP P P x rdS n P x d r n P x n P x d ϕπεπεϕϕπεπε⋅==-⋅Ω⋅-=-⋅Ω=Ω-Ω⎰⎰⎰v v v v v v v v v式中1Ω,2Ω是层面对21,P P 点所的立体角,.0,021<Ω>Ω 当21,P P 无限靠近层面时,()1212'2104n P x πϕϕεΩ-Ω=Ω+Ω=⋅-=v v 结果表明在面偶极层两侧,电势是不连续的,但电势的法向微商是连续的。
10、由唯一性定理可知,当我们求解有限或半无限区域的静电场时,区域外的电荷分布不必知道,有人由此认为区域外的电荷分布对部电场没有影响,你认为这种说法是对还是错,为什么?答:区域外的电荷分布能够影响区域边界条件,而边界条件是唯一性定理必须知道的容。
唯一性定理实质告诉我们,外部是否有电荷以及它对区域的电场的影响是可以通过边界条件来体现的11、 在闭合边界面S 上,既给定ϕ值,又给定nϕ∂∂值的情形下,泊松方程或拉普拉斯方程的解存在吗?为什么? 12、答:由唯一性定理:在V 的边界S 上给定s |ϕ或s n|∂∂ϕ则V 电场唯一确定。
所以重要知道二者之一, 电场唯一确定.我们知道s |ϕ或s n|∂∂ϕ是用来确定通解中的常数的,因此既给定ϕ值,又给定n ϕ∂∂值的情形下,当由ϕ或n∂∂ϕ所求的电场相等时,柏松方程和拉普拉斯方程的解存在。