電場強度的計算方法有哪幾種?


眾所周知,文化人都知道茴香的「茴」字有四種寫法。

電場強度的計算方法有2類,不止四種,無數種。

第一類:試探電荷在場中的運動

[公式]

其中F是重力等非電磁力。

通過運動規律得到加速度,可以推得所在位置的方法。

這一個大分類下有很多種方法,比如:電子,質子,n價氧離子(n=1,2,3...),n價鐵離子(n=1,2,3...)....等等等等作為試探電荷 233333

適用:沒有磁場的情況,帶上磁場試探電荷受力是洛倫茲力:

[公式]

情況會變得非常複雜,只有在極少情況下(比如均勻已知磁場和均勻電場以及已知外力),可以約束出電場強度。

第二類:從邊緣條件解場

在已知某個範圍的邊緣條件以及內部電荷分布可以用麥克斯韋方程中的高斯定理求解電場:

電場的散度和電荷密度之間有如下關係

[公式]

對於確定的區域和邊界條件,上述微分方程對應唯一確定的解。

上述方程還有個變形,可以通過高斯散度定理寫成積分形式:

[公式]

[公式]

各種靜電場問題基本上都是上述問題的退化版:

比如平行板電容,點電荷電場等等。


題外話--

其實這兩種方法也代表了等離子體中對於場的兩類測量方法:

in-situ觀測,測量高能帶電粒子的輻射推測電子運動從而推測電場強度磁場位形等等。對應第一類方法。

最近nature上發表的在太陽附近的S形折返磁場就是通過測量帶電粒子運動給出的結論:

遙測,對應難以到達的區域, 通過光學等觀測手段得到附近的邊緣條件,然後通過場的關係外推到整個區域。

比如磁場外推:

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對電勢求負梯度

分割系統疊加原理

我能想到的就這兩個...


這個問題有點不知所云,什麼是四種?何種意義下的四種?以中學水平,還是普通物理水平,還是理論物理水平?

目前能想到的:

  1. 靜電場中由場區積分計算:

    [公式]
  2. 靜電場中利用Gauss定理,有

    [公式]

    或者利用積分形式,在真空中有

    [公式]
  3. 靜電場中由電勢的概念:

    [公式]
  4. 利用Maxwell方程組,由變化的磁場和自由電流密度有

    [公式]
  5. 在電磁場的一般情況下,引入矢勢 [公式] 和標勢 [公式] 則有

    [公式]

    特別注意上式中的[公式]不是靜電場意義下的電勢。


高二狗看了一下答案想問一下這是高中物理嗎


如果是高考物理的話

場強的計算方法有三種

1.定義式,適用於所有情況的,E= [公式]

2.適用於勻強電場的,E= [公式]

3.適用於真空中點電荷的,E= [公式]


點電荷電場強度: [公式]

勻強電場強度: [公式]

電場力計算: [公式]


定義:E=F/q

點電荷周圍的電場強度:E=KQ/R^2

幾個電荷在某處產生的合場強,要進行疊加.即按照矢量合成法則由平等四邊形定則計算.

和電勢差的關係:E=U/d(勻強電場)

和電場力做功的關係:E=W/qd


什麼意思?什麼叫計算方法有四種?


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