電荷與金屬板的映象等效原理是怎樣的?

時間 2021-06-01 02:25:14

1樓:Pu Benjamin

電場都是閉合的有正負極最簡單的畫出兩種情況的電場 case 1 接地金屬板前有乙個帶正電金屬小球 case 2 乙個接地金屬板前有乙個帶正電金屬小球和金屬板後有乙個與正電小球位置對稱的帶負電小球你會發現這兩種電場一樣這就是映象原理(Image Method)的基本認識

2樓:Tfifthe

問題應該還有乙個前提,即我們求解的區域只是金屬板的前方的電場,才可以用映象等效。

求解存在電荷的區域靜電場,從數學上來說,是解Poisson方程,所以映象替代的電荷不能改變該區域的Poisson方程,並且需要滿足邊界條件,金屬板後面放置乙個電性相反,電荷量相等,距金屬板同等距離的電荷即可滿足邊界條件,所以是可行的。

從物理上講,影響前方電場分布的就只有電荷和金屬板的麵點荷。而金屬板的面電荷分布取決於前方電荷的影響,如果在後方放置乙個等大,等距,電性相反的電荷會在金屬板上產生相同的麵點荷分布,那麼這個負電荷就完全模擬出了金屬板的面電荷分布。而且接地金屬板上電勢為某一常數(可以理解為沿著金屬板移動但電場力不做功),反映出金屬板介面處的電場方向垂直於金屬板(此結論也可由導體的邊值關係得出)。

這時電場的大小和方向都會得到解決,就可以把金屬板撤去了。所以,映象等效在物理上來說也是完全合理的。

基於此,我們也可以用很多種方法來構建出映象電荷,來使問題轉化。只不過,用對稱的方式來構建顯得更簡單,更符合我們利用映象等效法的初衷。

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