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《电动力学(第二版)》(郭硕鸿)第二章习题
因此,电势法向微商有跃变
场 有限,则电位 必须为连续函数。
(2)
,因此:
在面电荷两侧,边界条件:
,
上两式相加,并代入偶极子内部关系
,得:
18.
19.
时
(1)先求格林函数
设点电荷电量 ,电荷所在点 的坐标为 ,场点坐标为 。见图所示
镜象电荷 的坐标为 ,带电量为
式中
以下展开所用公式
( )
( )
时
(2) ,因此
上式第一项,依以下公式
,
且 为奇数时,
同理 为奇数时
因此
式中
时,方法类似。
以下求电荷密度
5.
时:
时,
区域为等电势,因此
两边同乘 并求积分 ,利用勒让德多项式的正交关系
得
,
时,
因此,
6.
(1)先求无外场时的电位分布
依高斯定理:
时,
时,
因此, 时
(2)有外场时,依电位叠加原理得
,
,
时, ,得:
, 有限,得:
依边界条件: ,得
因此有
①
②
时,
依边界条件: ,得
因此
③
④
由式③得 ,代入式①得
( )
时,镜象电荷 ,位于z轴 处,因此
(2)
时,两情况相等。
11.
有三个镜像电荷,位置、电量分别为
,
,
,
12.
有三个镜像电荷,位置、电量分别为
,
,
,
13.
16.
处单个偶极子 产生的场
,式中: ,
因此:
①
上式代入式①得
17
(1)
, 分别为面自由电荷密度和极化电荷
密度
边界条件: 即:
,或:பைடு நூலகம்
得: ,或:
球外空间 ,电位 满足拉普拉斯方程
解为:
因此:
由 时, ,得
得: , , ,
3.
,
式中 , 满足方程
,
解为: ,
时, ,得:
时, 有限,
因此: ,
依 ,
,得
因此 ,
4.
设介质球半径为
,
,
式中:
, 满足方程
,
时, ,得:
时, 有限,得
因此
依 得
①
, ②
因此:
依 ,得
③
, ④
依③得: ,代入①得:
依③、④得: ,
由式②、④得
,
7.
,
因此,
依 ,得
因此, ①
②
时,
因此,
稳恒时, , ,
因此, ,即
因此, ③
④
由②、④两式得
由①、③两式得
,
8.
单独存在时的电位
依 , 得:
因此:
令 ,则
9.
镜象在 处,电量为 。 点在导体球壳上,电位为零。因此:
,得:
,
感应电荷分布于内表面,总电量为
10.
(1)
导体球壳内表面感应电荷为 ,外表面电荷为 。因此,
第二章习题
1.
(1)
(2)
(3)
(4)
2.
(1)
边界条件:设未放置导体球时,原点电位为 ,任意点电位则为
球外空间 ,电位 满足拉普拉斯方程
解为:
放入导体球后:
因此
两边同乘 并求积分 ,利用勒让德多项式的正交关系
得: , , ,
故:
依 时, ,得
上式两同乘 并求积分 ,得: , ,
,
故:
(2)
导体球单独存在时的空间电位