下身流水 月经前:电磁场问题的拉普拉斯方程——非同心球解

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/04/29 01:14:22
静电场问题:
外加电场场强为E0;
大圆球(半径r1)内套不同心(non-concentric)小圆球(半径r2),球心距离d。
请问:关于电势的Laplace's Equation怎样求理论解(Analytical solution)?
补充:
1、是两个不同特性的介质球。
2、介质是线性的,但是有损的。所以是复介电常数。
3、两球外也是介质,同样有损。

镜像法确实不可能。
勒让德用于同心球没有问题,但是偏心球在下不清楚,是不是会涉及坐标系转换之类的问题?
PS:罗莉说的傅立叶级数展开是什么意思?

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欢迎讨论!!!!!!!!

你的题目不完整,无法求解,需要继续提供以下信息我才能帮你:
1、空间有没填充介质,如果有,则:
2、介质的性质如何?例如是线性介质还是非线性介质?
3、你的球是什么东西?是两个金属壳,还是单纯的两个介质球?

补充:

原来是介质球,最恶劣的情况。。。。我实在没有把握用勒让德多项式的通解来解决,因为现在的边界条件因为不对称而变得很复杂。不是说边界条件的方程描述复杂,而是不知道将边界条件代入勒让德多项式之后会出来个啥。

首先将贯穿两球心的直线设为极轴,大球的球心为极点设立坐标,于是空间的电势分布与φ无关,其通解为欧拉方程的解乘以勒让德多项式。显然,该通解适用于整个空间。

将空间分为3部分:
1、大球以外的部分
2、大球内小球外的部分
3、小球内的部分

在这三个部分中,必然有不同的解,于是每个部分都有一个形式一样的通解,只是通解的系数不同。

另外,由于极点的电场不为无穷,则第二部分对应的通解还能约简1项。

三部分对应三个边界条件:
1、在小球球壳处,即第三部分和第二部分交界处,两边的D相等。
2、在大球球壳处,两边的D相等
3、接下来考虑无穷远。这个我就没办法了,只能给出当电场方向跟极轴方向平行的情况,此时在无穷远处,电势为E0*r*cos(θ)。至于电场与极轴不平行,我无能为力。

将三个通解代入上面三个边界条件,可得出全解。

如果你的电场真的跟极轴有夹角,那就只能用其他方法了。嗯,也许能用格林函数也真的不一定,不过很麻烦。首先你要将电场看成由一个无穷大的平面电荷组成,然后求出每一点的格林函数,积分再积分。只是说说了,我不会去尝试的,哈。

1.镜像法+格林函数法
2.傅立叶级数展开法
3.直接硬解
由上到下,由好到差,自己看吧。
[目前被镜像法+格林函数法解Helmholtz方程整得死去活来,让罗莉算,不如杀了罗莉吧,告诉你方法,自己研究。其实你的问题比起偶的来已经超级简单了,偶讨厌理论解!!残念...]

楼上的高手,佩服!