电动力学期中答案..doc
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金属界面上自由电荷密度由边值关系由 (1)描写。
静电情况下导体极板中的电场为零。忽略边缘效应,则电容器内的电场为均匀场,它从正极板指向负极板,以表示这方向的单位矢量,两种介质中有
, (2)
将(1)式用在正极板与介质1,负极板与介质2的分界面上,得
, (3)
在两种绝缘介质分界面上没有自由电荷,故由(1)式得 (4)
由两极板之间的电动势 (5)
再由(3)、(4)、(5)解得 (6)
由,再由
得出分界面上极化电荷密度
2, 先考虑介质中的电势。设介质全部替换成介质,并在轴上处有的像电荷,则空间里任一点的电势便为
(1)
再考虑先考虑介质中的电势。设介质全部替换成介质,并在轴上处有像电荷,则空间里任一点的电势便为
(2)
下面由边界条件定,和。边界条件为
(3)
(4)
(5)
将(1)和(2)式代入(3),得出
(6)
将(1)和(2)式代入(4),得出
(7)
将(1)和(2)式代入(5),得出
(8)
由(6)、(7)、(8),得出
,,
则 (9)
(10)
介质分界面上束缚电荷量的面密度为
3.解:外电场将使导体球表面出现感应电荷。以球心为坐标原点,并令外电场。
设放入导体球之前原点的电势为,球外电势的全部定解条件为
由轴的对称性及条件(2),将拉普拉斯方程(1)的解写成
(4)
将(4)代入条件(3),解出
(5)
当导体球带有电荷时,球外电势的全部定解条件为
但已知导体球面的总电荷量,即
(9)
条件(6)、(7)及(8)与前面(1)、(2)及(3)相同,故可定出球外电势形式上仍加(5)式,再将它代入条件(9),可解出
(13)
(14)
4.
5.(1)原点处的电势为
由得:
由电荷分布的对称性可知,原点电场为0。
由电荷分布的对称性可知,原点处的电偶极矩为0。
电四极矩:
6.
当m=1,n=0时,最小,
对于TE波有Ez=0,所以A3=0.由kxA1+kyA2-ikzA3=0,得A1=0,把常数A2写为
可得TE10电磁场为:
由 ,得
垂直与X轴管壁电流为:α=(0,H0eikz,0)
垂直与Y轴管壁电流为:y=b处:α=(Hx,0,-Hz)eikz y=0处:α=(-Hx,0,Hz)eikz
由模式的方向
由横向与纵向之间的关系
红色、黑色
=
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