Электрическое поле в проводящей среде подчиняется уравнению Лапласа
Электрическое поле в проводящей среде подчиняется уравнению Лапласа
Электрическое поле проводящей среды следует уравнению Лапласа. Подобно электростатическому полю, напряженность электрического поля проводящих сред составляет E = —град
- Для полей, не зависящих от времени, div 6 = divy £ = 0- (14.7) Если среда не меняется от точки к точке, то есть если среда однородна и изотропна,
то y как постоянное значение можно взять из знака расходимости Людмила Фирмаль
Вместо divуЕ-0 вы можете написать div divЕ = 0 или divÅ = 0. (14.8) Другими словами, div (-gradtp) = О или V?
Следовательно, оно следует полевому уравнению Лапласа для однородной проводящей среды.
- Уравнение Лапласа описывает потенциальное поле.
Следовательно, поле постоянного тока в проводящей среде
является потенциальным полем. Людмила Фирмаль
Среди них в районах, не занятых источниками (г-н Эдл-0.
Если вам потребуется заказать решение по электротехнике (ТОЭ) вы всегда можете написать мне в whatsapp.
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Уравнение Пуассона и Лапласа
В случае потенциального поля напряженность поля Е может быть выражена через градиент потенциала. При этом приходим к выражению
содержащему двойную дифференциальную операцию: дивергенцию от градиента. При использовании декартовой системы координат легко записать эту операцию через соответствующие производные. Действительно, представляя в формулу (1) составляющие grad φ как:
Операция div grad носит название лапласиана и обозначается знаком Δ. Используя оператор набла, рассматриваемую операцию можно представить как наблу квадрат, таким образом:
В случае декартовых координат и в применении к скалярной функции можно всегда считать операции ∇ 2 и Δ тождественными.
Уравнение (1) является основным уравнением потенциального электрического поля и носит название уравнения Пуассона.
В области поля, где заряды отсутствуют (где ρ = 0), уравнение (1) упрощается, так как в его правой части оказывается нуль. В последнем случае уравнение называют уравнением Лапласа.
и было названо дифференциальным уравнением электрического потенциального поля.
Рассмотрим несколько примеров.
Пример 1
В некоторой области поля потенциал изменяется по закону:
Содержится ли в этой области объемный заряд и чему он равен?
Решение
Путем прямого дифференцирования найдем:
Уравнение Лапласа удовлетворяется (объемный заряд равен нулю).
Пример 2
То же, что и в предыдущем примере, но описанное следующим уравнением:
Решение
Очевидно, что правая часть данного равенства в общем случае не равна нулю.
Примечание к примерам 1 и 2. Из рассмотрения встретившихся видов произведений можно сделать более общий вывод:
всегда удовлетворяет уравнению Лапласа (первый множитель в формуле (5) cos или sin, а второй ch или sh).
Уравнения Пуассона и Лапласа
Уравнения Пуассона и Лапласа являются основными дифференциальными уравнениями электростатики. Они вытекают из теоремы Гаусса в дифференциальной форме. Действительно, подставляя в уравнение
вместо величин Ех; Еу; Еz их выражения через потенциал:
Это дифференциальное уравнение носит название уравнения Пуассона.
является решением уравнения Пуассона для случая, когда заряды распределены в конечной области пространства.
Если в рассматриваемой области пространства отсутствуют объемные электрические заряды, то уравнение Пуассона получает вид
и называется в этом частном случае уравнением Лапласа.
Отметим, что в цилиндрической и сферической системах координат уравнение Пуассона и Лапласа имеют другую форму записи. Поэтому данные уравнения часто записывают в виде, не зависящем от системы координат:
Оператор ? 2 часто обозначают и называют оператором Лапласа или лапласианом.
При интегрировании уравнения Лапласа (или Пуассона) в решение входят постоянные интегрирования. Их определяют из граничных условий.
http://elenergi.ru/uravneniya-puassona-i-laplasa-dlya-potencialnogo-polya.html
http://electrono.ru/dopolnitelnye-glavy/1-9-uravneniya-puassona-i-laplasa