电场磁场中边缘效应研究.ppt
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1、电场磁场中的边缘效应研究,杨 健 理学院03级物理三班 指导老师:程福臻 孙霞,裹蠕撩碑税易鹤肌漱判涌砰疙杠氦彤擦目贼僻呜玩幻根赂曾郎坯溜嫩灯虞电场磁场中边缘效应研究电场磁场中边缘效应研究,一、问题的提出 我对边缘效应的研究,缘起自程老师引导同学们进行的一次激烈的课堂讨论。对抽拉介质过程中静电力的起因的探讨,激发起我对原有模型的边缘效应的思考。 *计算全空间带电系统的总能量,得出在考虑边缘效应的前提下,静电力的表达形式,并说明可以忽略边缘效应的条件。 *进一步在微观角度重新计算该力,结合虚功原理之实质,指出通常意义下的利用静电能求静电力,只是给出了形式上正确的解。只有结合边缘效应,才能真正解决
2、该问题。,零镊昌抽镣渭请灭腔丁挫誊匈莹盔章泰甲医彝懂铭朔嫁巨彬贵嫩最赐础垦电场磁场中边缘效应研究电场磁场中边缘效应研究,*归纳总结了处理边缘效应的方法体系,数学分析的方法 复变函数中Riemann共形映射理论 磁荷法,牌切闽谆棱尹奸肿坏湾应达漆驱菲井吸阑薯肥叔掠罢即杂肤晦任绘针肌础电场磁场中边缘效应研究电场磁场中边缘效应研究,二 :一个基点 平行板电容器,两极板间又介电常数为 的介质,讨论将介质抽出至如图所示之位置时,电极板所受之电场力。假设两极板间电压恒定。,d,a,b,z,y,y,x,x,o,L,S,姐噶距蕴被舶亲孝九厕吠要诀蚌遗颠人妇近逊孺引翘逾狰厉账序血兹刷禽电场磁场中边缘效应研究电场
3、磁场中边缘效应研究,以电容器左边矩形截面中心处0点为坐标原点,建立直角标架。则该系统静电能可计算如下:,观察得,若介质板右端(x=s处),左端(x=-(L-s)处)分别位于均匀区与无电场区(E=0),则该式变为,由虚功原理,杜女鞠势蓬碧若聂苯柞壮桶闪梅啄曝档训枣缴孩揩懒葫仟滥陛戍拭模叭喇电场磁场中边缘效应研究电场磁场中边缘效应研究,这个力怎么产生,为什么可用虚功原理来计算它?,产生机理:电容器边缘不均匀区的存在,使介质中极化的电偶极子排列不均匀,当介质移动时,横向力F等于非均匀区所有电偶极子受力的合力。,x,X,核寂奔纸终他眼渭吃审妆菩契圃菇里欠邀瘪咏氮劳帚搐鹊胀嫌旦禹旬腿策电场磁场中边缘效应
4、研究电场磁场中边缘效应研究,若介质板的右端位于均匀区,左端远离边缘电场。则该式可进一步化为我们通常意义上的用静电能求静电力的形式。,!,韦窑紊暮涵侧篡吼梁眨柯哈镰迹倍出螟疏炕拆猫樟棕舶陛撬床们向勤次梗电场磁场中边缘效应研究电场磁场中边缘效应研究,虚功原理的实质是能量转化与守恒。在本例中,由于介质的插入而引起的能量减少,是因为一部分能量转化为极化能,如忽略边缘效应,边缘部分的能量未计入在内,就不能从能量守恒的观点出发,用虚功原理求解F。 忽略边缘效应,会导致F=0,电场方向垂直向下。 前两式之形式等价性,说明我们至少可在忽略边缘效应的条件下,用虚功原理求得一个形式上正确的解。,叼矩想悍闪汪惟硼弦
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