《靜電場(chǎng)邊值問題的唯一性定理.ppt》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《靜電場(chǎng)邊值問題的唯一性定理.ppt(16頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、靜電場(chǎng)邊值問題的唯一性定理,典型的靜電問題 給定導(dǎo)體系中各導(dǎo)體的電量或電勢(shì)以及各導(dǎo)體的形狀、相對(duì)位置(統(tǒng)稱邊界條件),求空間電場(chǎng)分布,即在一定邊界條件下求解,靜電場(chǎng)的邊值問題,,泛定方程,唯一性定理,邊界條件可將空間里電場(chǎng)的分布唯一地確定下來(lái) 即給定邊界條件后,不可能存在不同的靜電場(chǎng)分布 該定理對(duì)包括靜電屏蔽在內(nèi)的許多靜電問題的正確解釋至關(guān)重要 理論證明在電動(dòng)力學(xué)中給出,p59 給出物理上的論證,,幾個(gè)引理,引理一 在無(wú)電荷的空間里電勢(shì)不可能有極大值和極小值 證明(反證)若有極大,則,極大,極小,若有極小,同樣證明,引理二 若所有導(dǎo)體的電勢(shì)為0,則導(dǎo)體以外空間的電勢(shì)處處為0,即意味著空間電勢(shì)有
2、極大值,違背引理一,證明(反證) 在無(wú)電荷空間里電勢(shì)分布連續(xù)變化,若空間有電勢(shì)大于0(或小于0)的點(diǎn),而邊界上電勢(shì)又處處等于零必出現(xiàn)極大值或極小值,推廣:若完全由導(dǎo)體所包圍的空間里各導(dǎo)體的電勢(shì)都相等(設(shè)為U0),則空間電勢(shì)等于常量U0,引理三,若所有導(dǎo)體都不帶電,則各導(dǎo)體的電勢(shì)都相等 證明(反證) 若不相等,必有一個(gè)最高,如圖設(shè)U1U2、U3,導(dǎo)體1是電場(chǎng)線的起點(diǎn)其表面只有正電荷導(dǎo)體1上的總電量不為0與前提矛盾,引理二 ( )引理三推論:所有導(dǎo)體都不帶電的情況下空間各處的電勢(shì)也和導(dǎo)體一樣,等于同一常量,疊加原理,在給定各帶電導(dǎo)體的幾何形狀、相對(duì)位置后,賦予兩組邊界條件: 1:給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)
3、Uk(或總電量Qk) 2:給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)Uk(或總電量Qk) 設(shè)U、 U滿足上述兩條件,則它們的線性組合 U=a U+b U必滿足條件3: 3:給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)Uk=a Uk+b U k (或總電量Qk= Qk a k+b Q k) 特例 : 取Uk U k,則U=UU(a=1,b=-1)滿足 4:給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)為0,唯一性定理,給定每個(gè)導(dǎo)體電勢(shì)的情形,,與電勢(shì)參考點(diǎn)有關(guān),給定每個(gè)導(dǎo)體上總電量的情形 第k個(gè)導(dǎo)體上的電量,電量與場(chǎng)強(qiáng)、電勢(shì)的關(guān)系,解釋靜電屏蔽,唯一性定理表明:一旦找到某種電荷分布,既不違背導(dǎo)體平衡特性,又是物理實(shí)在,則這種電荷分布就是唯一可能的分布。,圖中
4、是根據(jù)導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為零判斷存在兩種實(shí)在的電荷分布的迭加就是唯一的分布,電像法解靜電問題的一種特殊方法,在一接地的無(wú)窮大平面導(dǎo)體前有一點(diǎn)電荷q求空間的電場(chǎng)分布和導(dǎo)體表面上的電荷分布 基本思想:利用唯一性定理,邊界條件確定了,解是唯一的,可以尋找合理的試探解,像電荷,真空中有一半徑為R的接地導(dǎo)體球,距球心為a(aR)處有一點(diǎn)電荷Q,求空間各點(diǎn)電勢(shì),尋找像電荷 對(duì)稱性分析,確定像電荷位置 使球面上電勢(shì)0 任取 P點(diǎn),利用疊加原理求出像電荷位置,對(duì)所有都成立,即要求,求p點(diǎn)電勢(shì),討論:由Gaoss定理收斂于球面上的電通量為Q,Q=球面上的總感應(yīng)電荷,它受電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)吸引從接地處傳至導(dǎo)體球上,|Q|