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北大電磁學(xué)第二章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì)-展示頁(yè)

2025-05-08 04:57本頁(yè)面
  

【正文】 曲率影響面電荷密度,進(jìn)而影響場(chǎng)強(qiáng),尖端放電現(xiàn)象。 “ 均勻 ” 是指質(zhì)料均勻,溫度均勻。 靜電平衡與靜電平衡條件 ? 靜電平衡 當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷分布狀態(tài)穩(wěn)定不變,從而其電場(chǎng)分布也不隨時(shí)間變化時(shí),稱(chēng)該帶電系統(tǒng)達(dá)到了靜電平衡。 ? 超導(dǎo)體中的超導(dǎo)電子,實(shí)際上是電子對(duì)(庫(kù)珀對(duì)) 167。 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) ? 導(dǎo)體中存在大量的 “ 自由電荷 ” (載流子) ? 絕緣體中有大量的 “ 束縛電荷 ” ,幾乎沒(méi)有載流子。 ? 超導(dǎo)體 處于電阻為零( 10- 28 Ωm)的超導(dǎo)狀態(tài)的物體。 ? 是有序態(tài)最差的聚集態(tài)。 電阻率范圍: 106 Ω m ~ 1018Ω m ? 半導(dǎo)體 介于這兩者之間的物質(zhì)。 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 根據(jù)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱,通常把物質(zhì)分為三類(lèi): ? 導(dǎo)體 電荷很容易在其中移動(dòng)的物質(zhì)。 邊值關(guān)系和有介質(zhì)存在時(shí)的唯一性定理 167。 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì) 167。 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 167。第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 第二章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電介質(zhì) 167。 物質(zhì)的電性質(zhì) 167。 電容和電容器 167。 電介質(zhì)中靜電場(chǎng)的基本定理 167。 物質(zhì)的電性質(zhì) 導(dǎo)體、絕緣體與半導(dǎo)體 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 167。 電阻率范圍: 108Ω m ~ 10- 5Ω m ? 絕緣體 轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力很差的物質(zhì)。 電阻率范圍: 10- 6Ω m ~ 106Ω m 等離子體和超導(dǎo)體 ? 部分或完全電離的氣體,由大量自由電子和正離子以及中性原子、分子組成的電中性物質(zhì)系統(tǒng)。 ? 是宇宙物質(zhì)存在的主要形態(tài),宇宙中%的物質(zhì)是等離子體。 圖 北極光 圖 圖 圖 中科院合肥等離子研究所的超導(dǎo)托卡馬克 HT- 7U裝置 圖 超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)者荷蘭物理學(xué)家默林 昂納斯 167。 ? 半導(dǎo)體中的載流子主要是雜質(zhì)電離出來(lái)的電子和空穴。 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體 靜電平衡與靜電平衡條件 靜電平衡導(dǎo)體上的電荷分布 導(dǎo)體殼與唯一性定理 167。 ? 均勻?qū)w的靜電平衡條件 導(dǎo)體內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 ? 推斷其電場(chǎng)分布特點(diǎn) ( 1)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體,導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面 ( 2)靠近導(dǎo)體表面外側(cè)處的場(chǎng)強(qiáng)處處與表面垂直 167。 即導(dǎo)體尖端附近場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng),平坦地方次之,凹進(jìn)去的地方最弱。 導(dǎo)體殼與唯一性定理 ( 1)腔內(nèi)無(wú)帶電體情形 ? 基本性質(zhì) ? 當(dāng)導(dǎo)體腔內(nèi)無(wú)帶電體時(shí),靜電平衡下,導(dǎo)體殼的內(nèi)表面處處無(wú)電荷,電荷只分布在外表面上; ? 空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng),空腔內(nèi)電勢(shì)處處相等。 ? 庫(kù)侖平方反比定律的精確驗(yàn)證 ( 2)腔內(nèi)有帶電體情形 ? 基本性質(zhì) 當(dāng)導(dǎo)體殼腔內(nèi)有其它帶電體時(shí),在靜電平衡狀態(tài)下,導(dǎo)體殼的內(nèi)表面所帶電荷與腔內(nèi)電荷的代數(shù)和為 0。 圖 靜電屏蔽 圖 (a) 腔內(nèi)無(wú)電荷 圖 (b)腔內(nèi)有電荷 圖 (c) 導(dǎo)體腔接地 圖 (d) c的等效圖 ( 3)靜電場(chǎng)邊值問(wèn)題的唯一性定理 ? 問(wèn)題的提出 ? 通過(guò)給定各個(gè)導(dǎo)體的形狀、大小、導(dǎo)體的相對(duì)位置、各個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)或電量以及包圍電場(chǎng)空間的邊界面上的電勢(shì)(稱(chēng)為邊界條件),靜電場(chǎng)的解是否存在? 這是靜電學(xué)的典型問(wèn)題,稱(chēng)為靜電場(chǎng)的邊值問(wèn)題。 ? 唯一性定理的表述 當(dāng)給定電場(chǎng)的邊界條件,即給定包圍電場(chǎng)空間的邊界面 S上的電勢(shì) US, 給定 S面內(nèi)各導(dǎo)體的形狀、大小及導(dǎo)體之間的相對(duì)位置,同時(shí)再給定下列兩條件之一: ? S面內(nèi)每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì) Ui; ? S面內(nèi)每個(gè)導(dǎo)體上的總電量 qi; i為導(dǎo)體的編號(hào), 則在以 S為邊界面的電場(chǎng)空間內(nèi)滿足高斯定理和環(huán)路定理的靜電場(chǎng)解是唯一的。 二、若所有導(dǎo)體的電勢(shì)為 0,則導(dǎo)體以外空間的電勢(shì)處處為 0。 唯一性定理的證明及鏡像法的引入 ? 分別給定下列邊界條件之一的唯一性定理的證明: I. 邊界條件為給定每個(gè)導(dǎo)體的電勢(shì)情況 ; II. 邊界條件為給定每個(gè)導(dǎo)體的電量
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