上节课说到对于静电问题,电荷不移动,没有电流、没有磁场、没有磁场的变化,也就没有感生电场. 这时电场是一个无旋场,是保守的. 我们在静态的条件下得到了介质的有关边值关系,等等.
边值关系:
n^12×(E2−E1)=0,n^12⋅(D2−D1)=σf
其中 σf 是界面上的 自由 电荷面密度. 现在我们要将这些方程化为 φ 的方程,以作为 Poisson 方程的边界条件. 在界面上作一个矩形环路,环路的两条长边无限接近于界面 (宽度趋于零),积分环路上的电场可以得到电势的边值关系为
φ1=φ2
(电势连续) 同理可以对 D 做环路积分,得到
ε2∂n^∂φ2+ε1∂n^∂φ1=σf
除了介质之外,静电场还涉及导体这一种特殊的物质. 导体内部不存在稳态电场,达到静电平衡的速度很快.
Poisson 方程:
∇2φ=−ερ
如果研究的区域没有自由电荷,则化为 Laplace 方程,为 ∇2φ=0. 对于一个有固定自由电荷分布的问题,可以通过叠加原理,先写出我们已知的电荷分布产生的电势分布,减去这一部分之后剩下的就是我们要解的方程,这可能是一个 Laplace 方程,问题被简化.
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