电动力学 第13周作业
Chasse_neige
5. 拉普拉斯方程,分离变量法
书2.2, 2.4, 2.18
2.2 在均匀外电场中置入半径为
(1) 导体球上接有电池,使球与地保持电势差
假设球心在垂直电场方向上到无穷远处的电势为
保留
带入
当
再利用电场定出剩余系数
当
所以电势分布为
(2) 导体球上带总电荷
假设球心在垂直电场方向上到无穷远处的电势为
同样保留球坐标下拉普拉斯方程解的前两项
保留
带入
当
再利用电场定出剩余系数
当
因为导体球表面带电量为
所以电势分布为
2.4 均匀介质球(电容率为
提示:同上题,
保留前两项
由于
电场
由于无穷远处电势为0,所以在
再利用电场确定剩余系数
在
在
在
可以解出
所以电势分布为
极化电荷分布
球心处有极化偶极子
球面上有极化面电荷
2.18 一半径为
分为
对于
由于电势在球心处不发散,所以
利用勒让德多项式的正交性
所以
即
所以
对于
由于电势在无穷远处不发散,所以
利用勒让德多项式的正交性
所以
即
所以
所以电势分布为
提示:
6. 格林函数
书2.19
2.19 上题能用格林函数方法求解吗?结果如何?
可以使用格林函数求解
写出对于球形边界满足第一类边界条件的格林函数
所以电势分布为
在
所以
展开被积函数为勒让德多项式
两侧对
带入
所以在球内(取
同理,在球外
