电磁场第四章习题

2018-10-07 15:40

4.1 两块无限大接地平行板导体相距为d,其间有一与导体板平行的无限大电荷片,其电荷面密度为?S,如图所示。试通过拉普拉斯方程求两导体之间导体分布。

4.2 设很长的同轴圆柱结构的内、外导体之间填充以电子云,其电荷体密度

A?? (a?r?b),其中a和b分别为内、外导体的半径,A为常数。设内导体

r维持在电位V0,而外导体接地用解泊松方程的方法求区域a?r?b内的电位分布。

4.3 通过解电位的泊松方程和拉普拉斯方程,确定球形电子云内部和外部的电位和电场。已知电子云内部区域0?r?b,有均匀的体电荷密度????0;在电子云外部区域r?b中,??0。

4.4 一电荷量为q质量为m的小带电体,放置在无限大导体平面下方,与平面距离h。求q的值以使带电体上受到的静电力恰与重力相平衡。(设

??0 d ?1 a ?S ?2 ??0

O

m?2?10?3kg,h?0.02m)。

4.5 一个点电荷q与无限大导体平面距离为d,如果把它移到无穷远处,需要做多少功?

4.6 两点电荷Q和?Q位于一个半径为a的导体球直径的延长线上,分别距球心

D和?D。

2a3Q(1) 证明:镜像电荷构成一偶极子,位于球心,偶极矩为 2D(2) 令D和Q分别趋于无穷,同时保持

Q不变,计算球外的电场 D2

DQ d1 q1 a d2 q2 ?D ?Q 题 4.6 图

4.7 半径为a的长导线架在空中,导线和墙和地面都相互平行,且距墙和地面分别d1和d2,设墙和地面都视为理想导体,且d1??a,d2??a。试求此导线对地的单位长电容。

4.8 半径为a的接地导体球,离球心r1(r1?a)处放置一个点电荷q,如图所示,用分离变量法求电位分布。

4.9 在一个半径为a的圆柱面上,给定其电位分布:

0?????U0 ???

0?????0?求圆柱内、外的电位分布。

4.10 假设真空中在半径为a的球面上有面密度为?0cos?的表面电荷,其中?0是常数,求任意点的电位。

4.11 一半径为a的细导线圆环,环与x、y平面重合,中心在原点上,环上总量为Q0。证明其电位为

?1?1r3r[1?()2P2(cos?)?()4P4(cos?)?...] (r?a) 4??0a2a8a1r3r[1?()2P2(cos?)?()4P4(cos?)?...] (r?a) 4??0r2a8aQQ?2?

4.12 利用有限差分法求静电场边值问题 ??2u?2u(0?x?20,0?y?10)?2?2?0?x?y?? ?u(x,0)?u(x,10)?0?u(0,y)?0,u(20,y)?100???求近似解。

4.13 已知无限大导体平板由两个相互绝缘的半无限大导体平板组成,如图所示,右半部的电位为U0,左半部的电位为零,求上半空间的电位。

4.14 已知一个半径为a的圆柱形区域内体电荷密度为零,界面上的电位为

?(a,?)??(?),用格林函数法求圆柱内部的电位?(r,?)。

4.15 如果上题的圆柱面上的电位为?(a,?)?U0cos?,求柱内的电位。

4.16 已知在z?0的无限大导体平板上,除了2a?2b的一块长方形面积外,电位均为零。设此长方形平板的电位为U0,求z?0的上半空间的电位分布。

4.17在两个半无限大导体平板间有任意夹角为?的角形域内,有一在介电常数为?的介质中与两导体平板交线平行的密度为?l的无限长直线电荷,设导体板接地,试求此角形域内的电势。

4.18有一扇形电阻片,其两极板A与B是成?夹角的良导体,电阻片的电导率为?,厚度为d,内外圆弧的半径分别为r1和r2。设两极板的电势为?A?0,

?B??0,试求扇形电阻片的电阻。

4.19利用保角变换法求平行双导线间单位长度的电容。导线半径为a,线间距离

为2d,两条导线上的电位分别为

U0U、?O,求单位长度的电容C0。 224.20内外半径分别为R1以及R2的同轴圆筒电容器,其中电介质的电容率为?,两圆筒之间的电压为U0,试求电容器内的电场分布及单位长度的电容。

4.21薄金属弧片的厚度为h,电导率为r,A,B两端加电压U0。计算弧片中电势的分布及导电片两端A,B间的电导。

x?0(y?0)以及y?0(x?0)的两导体平4.22导体曲面xy?2的电势为200伏,

面的电势为零,求p点(x?1.5m,y?0.5m)的电场强度。


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