当前课程知识点:电动力学(上) >  第二章 静电场和稳恒电流的电磁场 >  2.6 格林函数 >  例子

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下一节:静电场的能量

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好 最后我们来说格林函数

具体的例子说几个

如果是无界空间 刚才说了

格林函数就要求是r分之一衰减

就是无穷远自然边界条件

点电荷的单位电量

点电荷的电势就是这个

因为库仑定律就是这个

那么刚才那关系式就是这个

这个关系式

本来是我们库仑定律

一般的电荷分布

给出来的电势分布

现在告诉你

这里面的这一部分

这个东西和这一部分

实际上是格林函数

就是点源产生的

单位电量点源产生的这个电势

那么然后说上半空间

第一类边值问题格林函数

什么意思 上半空间

我们现在就讨论的求解区域

是一个三维空间里面

Z大于0的那个区域

就是整个按那个Z等于0

那个xy平面

把整个空间分成两半

上半Z大于0 Z小于0

我们现在假定

这个问题里面的边值问题是

在Z等于0

这个xy平面上的电势是知道

是一个分布 等于多少多少

然后求这个上半空间的电势分布

那么这是一个一般的边值问题

我现在化成格林函数

我们说这是第一类边值问题

第一类边值问题的格林函数

就对应的什么呢

你在这上半空间

放一个点源单位电量的点源

然后格林函数要求在边界上的是

格林函数是等于0

数值是等于0

那就等于什么呢

你说要求整个Z等于0

那个平面电势等于0

就相当于那个Z等于0平面

像是一个无穷大导体板对不对

它接地它就是等于0

然后上面放一个点电荷

那这不是一个导体板

外面放一个点电荷

就是原来那个镜像法算的

然后它的电势就是什么

上面那个点电荷的电势

再加上底下对称的那个点

一个负电荷对不对

所以它的格林函数就是原来的

这是放在那的点电荷

单位电量这是1的电势

然后再有一个

它的对称的另外一个点

这个对称的

我把这r一撇

写成x一撇 y一撇 z一撇

就是那个点电荷在的那个

单位电量点电荷在的那个位置

然后它对称那一点是在

本来上半平面就是

那个z一撇换成负z一撇

就是换成下半平面的那一块

其他x一撇 y一撇是同样的

那么电量是一个负号了

这是它镜像电荷

这两个合起来

就保证这个表面是

这是我们镜像法算出来

这就是它的格林函数

这就出来了

然后再用刚才那关系

这个格林函数代到那个

刚才那个关系式里面

就把那格林函数代进去

这还有格林函数的微商

任何一个边值问题

在这里面面上的电势

只要知道面上的电势

这个电荷分布

空间的电荷分布知道

这就全都出来了

就是所以我们看到

刚才的一个无穷大导体板

外面放一个点电荷

知道了那个

就可以把任意一个

相当于这么一个面

外面的任何的电荷分布

这面上的电势假定是知道

电荷分布假定是知道

这解析就都出来

最后用一个积分已经算出来了

那么还有一个

我们算的那个球

一个球外的一个也是一样

我们算假定是一个

球外空间的第一类边值

就是一个球

球面上的电势都知道

然后球外有一些电荷分布

要求它的这个

用格林函数来去算它

那就是说什么呢

在这个球是要求是球面是接地的

然后球外放一个单位电量的电荷

这就是它的格林函数

把格林函数给出来了

然后一般的代那公式

那个球是 电势是0

就是接地的

然后球外放一个电荷

那不也是我们镜像法给出来了吗

那么把它的

这个式子写出来就是这个

这个就是球外的那个

球内就在它的对称点

放一个电量是负号

然后r0

本来还像Q是1

除上r一撇

这就是它的镜像的贡献

这样格林函数就知道了

再代到那个关系式里面

一般就也都知道了

到此为止

我们的电动力学

第二章静电场和稳恒电流的

电磁场的第六节

格林函数到此介绍完毕

电动力学(上)课程列表:

绪论

-概论

--video

-四个问题

--四个问题

-教学大纲

--Video

-绪论作业

--绪论作业

第零章 数学准备

-0.1 矢量分析

--矢量的直观定义

--矢量间的点乘

--矢量间的叉乘

--三角形的边与角

--空间转动与矢量

--张量的推广与各向同性张量

-0.2 场论

--场的定义

--场的微分性质

--梯度的线积分

--散度的体积分

--旋度的面积分

-0.3 δ函数

--一维空间δ函数

--三维空间δ函数

-0.4 曲线坐标

--柱坐标

--球坐标

-0.5 亥姆霍兹定理

--亥姆霍兹定理

-第零章 数学准备--0.6第零章作业

第一章 电磁现象的普遍规律

-1.1 电磁相互作用的源和场与真空中的基本实验定律

--电磁相互作用的源

--真空中的基本实验定律

--电磁相互作用的场

-1.2 真空中电磁相互作用的场方程

--麦克斯韦方程组的积分形式

--麦克斯韦方程组的微分形式

-1.3介质中电磁相互作用的场方程

--物质的电磁性质

--极化电荷与磁化电荷

--物质中的电磁场方程

--电磁场的边值关系

-1.4电磁相互作用能量动量的转化与守恒

--场和电荷系统的能量转化与守恒定律的一般形式

--能量转化与守恒-能量密度、能流密度与洛伦兹力

--动量转化与守恒

--电磁能量传输

--张量力与辐射压力

--角动量守恒与磁单极、电荷量子化

-第一章 电磁现象的普遍规律--1.5第一章作业

第二章 静电场和稳恒电流的电磁场

-2.1 静电势及其微分方程

--电势及其满足的微分方程

--非极值定理

-2.2 唯一性定理及其应用

--静电唯一性定理

--有导体存在时的唯一性定理

--有导体存在时唯一性定理举例

-2.3 拉普拉斯方程-分离变量法

--齐次与非齐次方程

--球坐标,柱坐标

--球坐标例1

--柱坐标例1

--球坐标例2

--柱坐标例2,球坐标例3

-2.4 镜像法

--基本思想

--例1、2、3

--例4

--例5

-2.5 保角变换

--二维场论

--二维拉普拉斯方程

--例子

-2.6 格林函数

--一般情况

--边值问题

--例子

-2.7 静电场的能量

--静电场的能量

--相互作用能

--汤姆森定理

-2.8 稳恒电流的电场

--恒定电流的电场

--例1

--例2

-2.9 稳恒电流的磁场

--矢量势及其方程

--稳恒电流磁场的能量

-2.10 磁场问题的一般解法

--无传导电流无剩磁

--无传导电流有剩磁

--有传导电流

--磁镜像法

-2.11 多极展开

--一般讨论

--电势的多极展开,电多极矩

--带电体在外场中的能量,受力和力矩

--矢量势的多极展开,磁多极矩

-第二章 静电场和稳恒电流的电磁场--2.12第二章作业

例子笔记与讨论

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