基于Mathematica的均匀带电细圆环电场模拟

应用Mathematica软件,计算了均匀带电细圆环在空间激发的电场,画出不同平面内的电场线和电势分布图,以及全空间的立体分布图形.将不同角度下的二维或三维分布图直观地显示出来,对于每种情况都做了详细分析,便于全面认识和深入理解均匀带电细圆环电场的空间分布.     

也谈均匀带电细圆环的电场分布

用Mathematica研究均匀带电细圆环的电场的空间分布,准确地绘制出电场强度量值的分布图和电场方向的分布图,并纠正了最近文献中一幅场强量值分布图的失误.     

均匀带电细圆环的电场

限据点电荷电势和场的叠加原理，导出了均匀带电细圆环电势和电场的级数表达式．     

均匀带电细圆环电场的分布

在柱坐标系中根据电场强度的计算公式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场公布,得到了级数形式解;讨论了圆环平面内、中心轴线上和远区的电场分布情况。     

均匀带电细圆环电场的级数解

根据点电荷场强公式和电场叠加原理,导出了均匀带电细圆环电场的级数表达式,进而讨论了均匀带电细圆环平面内、中心轴线上和远区的电场.     

均匀带电圆环的电场强度

求出了均匀带电圆环的电场强度,给出了它在3种坐标系里的表达式.     

匀速运动的均匀带电细圆环轴线上的电场

静电场教学中多数是研究静止不动的带电体所产生的电场,在强调静止的同时,学生会自然想到"静止"是相对的,"运动"是绝对的,运动的带电体其电场又是如何分布的?本文就讨论做匀速直线运动的均匀带电细圆环其轴线上的电场分布情况.     

数值积分求解均匀带电圆环平面上的电场分布

本文用数值积分的方法计算椭圆积分，求出在均匀带电圆环平面上的场强与电势．     

均匀带电细圆环的电场的一般分布

直接由电场强度的计算公式计算均匀带电细圆环在全空间的电场分布,绘制出电场量值的空间分布图,进而讨论均匀带电圆环平面内、中心轴线上和远区的电场．     

用电势能法求带电细圆环与导体球的作用力

本文用电动力学中的镜像法,利用Mathematica软件计算了当导体球的球心在带电细圆环的轴线上时,在均匀带电细圆环作用下处于静电平衡的导体球外空间的电势,同时绘出导体球外空间的电势分布图像;再运用电势能与电场力的关系求出带电细圆环与导体球的相互作用力,并绘出电场力随距离变化的图像.     

均匀带电细棒和带电圆环电场的计算机模拟

为了可以更直观地观察带电粒子在复杂电场中的运动轨迹以及描述电场的空间分布,本文基于库仑定律和电场叠加原理,应用VPython软件,对均匀带电有限长细直棒和均匀带电圆环的电场的空间分布进行了可视化模拟;并模拟探究了带电粒子在带电圆环电场中的运动形式,对于简单的周期性运动,我们在理论上计算了带电粒子运动周期,并与模拟的结果相比较做了相关的讨论;模拟探究了带电粒子多种复杂的运动形式,预测了带电粒子在圆环电场中运动可能出现的混沌现象。     

共轴均匀带电圆环间相互作用力的迭代计算

利用带电圆环电场的轴对称性,联合运用静电场的高斯定理和安培环路定理,以轴线上的场强值为初值,巧妙地导出了均匀带电圆环空间电场的无穷级数表达式,进而计算出了共轴均匀带电圆环之间的相互作用力.     

带电细圆环与导体球壳系统的场分布

先依电象法,推导均匀带电圆环在金属导体球壳内的"象电荷";再在球坐标系下,根据电场强度的计算公式与Tay-lor展开式,计算出均匀带电细圆环在全空间的电场分布的级数形式解;进而结合唯一性定理和电场的叠加原理,获得带电细圆环与导体球壳系统的空间场分布.     

均匀带电圆环内点电荷的非线性振荡

本文用数值方法求解含有椭圆积分的二阶微分方程，讨论了均匀带电圆环内点电荷的非线性振荡及其运动特征．     

格林互易定理在求解均匀带电圆环的静电势分布中的应用

对于静电场,由普遍的格林互易定理得出特殊情形下的格林互易定理.应用该定理推导出均匀带电圆环的数种在形式上互不相同的静电势分布解式.     

均匀带电圆环电势的空间分布

利用分离变量法和δ函数的性质计算出带电圆环的电势的函数表达式,并通过表达式得出轴线和圆心处的电势,加深对物理边界问题的理解.     

均匀带电圆环近轴区域的电场

利用叠加原理和级数展开法推导出了均匀带电圆环激发的电势和电场强度，给出近轴区域的近似表达式，并对公式的误差和适用范围作了相应的讨论。     

有限长均匀带电圆柱面电场分布

通过把有限长的圆柱面看成由直线段积分而得,通过有限长均匀带电直线段的电场分布进而求得有限长圆柱面电场分布,其中运用高等数学微积分处理方法,以椭圆积分形式给出电场的柱坐标解析表达式,并通过将圆柱面的高度趋于零,得到圆环电场解析表达式.     

均匀带电矩形线圈的电势和电场计算

利用点电荷的电势和电势叠加原理, 得到了均匀带电矩形线圈空间电势分布的表达式; 再根据场强与 电势梯度的关系, 推导出均匀带电矩形线圈空间电场分布的表达式     

均匀带电薄圆盘的电势及等势面

根据电势的叠加原理，导出了均匀带电薄圆盘电势的级数表达式，并进而给出了等势面方程。