多重镜像法求解三带电金属球的电场

doi:10.16854 /j.cnki.1000-0712.180702

大学物理 ›› 2019, Vol. 38 ›› Issue (10): 18-.doi: 10.16854 /j.cnki.1000-0712.180702

多重镜像法求解三带电金属球的电场

李鑫，矫滕菲，孙敏，肖传云，黄德财

南京理工大学应用物理系，江苏南京210094

收稿日期:2019-03-27 修回日期:2019-04-03 出版日期:2019-10-20 发布日期:2019-11-14
通讯作者: 黄德财，E-mail: hdc@ njust.edu.cn
作者简介:李鑫( 1994—) ，男，山东枣庄人，南京理工大学博士，主要从事颗粒物质方面研究工作.
基金资助:
国家自然科学基金( 11574153) 资助

Multiple image method for the electrical field of the three charged metal spheres

LI Xin，JIAO Teng-fei，SUN Min，XIAO Chuan-yun，HUANG De-cai

Department of Applied Physics，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 210094，China

Received:2019-03-27 Revised:2019-04-03 Online:2019-10-20 Published:2019-11-14

摘要/Abstract

摘要： 镜像法是求解静电场的一种基本方法.本文通过电容法和电荷法两种方法来求解三金属球体系的多重镜像电荷，进而将带电金属球在空间的电场替代为各个等效电荷和镜像电荷产生的电场.通过对比电场的分布，验证了两种方法的正确性和一致性.进一步的研究结果表明，调节第三个金属球的位置和带电量可以实现两金属球之间的相互作用力由吸引向排斥的转变.结合Matlab 软件，我们直接给出了双球和三球体系时电势在空间的分布.

关键词: 电场, 金属球, 镜像法

Abstract: The image method is a basic method to solve electrostatic field. This paper has used capacitance and charge methods to obtain multiple image charges of a system of three metal spheres. The distribution of electrostatic field is calculated by the effective and image charges. The numerical results confirm the consistence of the derived analytic results. The transition from attractive to repulsive interaction between two metal spheres can be realized by modulating the position and charged quantity of third metal sphere. By using Matlab software，the distribution of electric potential is directly compared for the system of two and three metal spheres.

Key words: electrical field, conducting spheres, multiple image method

李鑫, 矫滕菲, 孙敏, 肖传云, 黄德财. 多重镜像法求解三带电金属球的电场[J]. 大学物理, 2019, 38(10): 18-.

LI Xin, JIAO Teng-fei, SUN Min, XIAO Chuan-yun, HUANG De-cai. Multiple image method for the electrical field of the three charged metal spheres[J]. College Physics, 2019, 38(10): 18-.

[1]	李照宇. 一道双导体球静电感应题的引申与探究[J]. 大学物理, 2023, 42(8): 11-.
[2]	吴志勇, 曹秀凤. 等势条件下两带电导体球的电荷分布[J]. 大学物理, 2023, 42(7): 61-.
[3]	曹彦鹏, 张稚兰, 包职刚, 马巧云, 周严. 基于笔式鼠标和微晶导电板测绘静电场[J]. 大学物理, 2023, 42(11): 18-.
[4]	管星悦, 李文飞. 静电场中水分子的扩散与液固相变[J]. 大学物理, 2022, 41(5): 63-.
[5]	吴轲娜, 周国华, 马文帅, 刘月林. 利用镜像法求解劈形导体边界的讨论[J]. 大学物理, 2022, 41(3): 21-.
[6]	周群益, 周丽丽, 莫云飞, 侯兆阳, 刘天贵. 关于《二维复杂静电场的电场线方程求解及其数值模拟》的改进和纠错[J]. 大学物理, 2022, 41(07): 22-.
[7]	周群益, 莫云飞, 周丽丽, 侯兆阳. 电荷投影法在研究无限长导体薄板电荷分布规律中的应用[J]. 大学物理, 2021, 40(7): 19-.
[8]	景雨薇, 吴普训. 电偶极子与单摆[J]. 大学物理, 2021, 40(3): 69-71.
[9]	付春娥. 介质存在时利用镜像法求解电势的讨论[J]. 大学物理, 2021, 40(2): 21-22.
[10]	金丽珍, 吴显丽, 王行乐, 陈昊, 谢建平. C₆₀ 点阵结构排列的三维点电荷系中心轴线上电场强度[J]. 大学物理, 2021, 40(01): 70-74.
[11]	詹研, 刘锦, 常悦悦, 王文静, 张先梅. 镜像法求解平面上球形突起电场方法探究[J]. 大学物理, 2020, 39(9): 59-65.
[12]	王瑶, 刘玉颖, 朱世秋. 静电场及电荷运动的VPython可视化模拟[J]. 大学物理, 2020, 39(9): 72-77.
[13]	袁园, 唐延林, 袁荔, 施斌. 外电场下四氯甲烷光谱特性和解离特性研究[J]. 大学物理, 2020, 39(11): 44-48.
[14]	殷　勇, 王福谦. 二维复杂静电场的电场线方程求解及其数值模拟[J]. 大学物理, 2020, 39(07): 20-24.
[15]	李立, 张皓晶, 张雄, 邱龙斌, 吴杨峰. 静电场模拟实验的教学研究[J]. 大学物理, 2020, 39(05): 27-30.

多重镜像法求解三带电金属球的电场

Multiple image method for the electrical field of the three charged metal spheres

PDF (PC)

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics

本文评价

推荐阅读 0