Случай бесконечной плотности объемного заряда и бесконечного суммарного заряда
Статья - Математика и статистика
Другие статьи по предмету Математика и статистика
Случай бесконечной плотности объемного заряда и бесконечного суммарного заряда.
М.И. Векслер, Г.Г. Зегря
Cлучаи c бесконечной плотностью заряда ? физически абсолютно невозможны, но они "появляются" в задачах с точечными зарядами, заряженными нитями и плоскостями. При этом возникают некоторые сложности, а именно: - неограниченность поля и потенциала;
- ? = ? - как записать уравнение Пуассона?
- поле точечного заряда (): пытаемся посчитать div, а получается ноль - где же заряд?
- невозможность наличия каких-либо диэлектриков: если , то любой диэлектрик пробивается.
Преодолеть математическую часть описанных сложностей можно путем записи ? через ?-функцию. В частности,
?(x, y, z) = (20)?(x, y, z) = ?(z)?(x)?(y) бесконечная нить по оси z (заряд ?(z))?(x, y, z) = ?(y, z)?(x) бесконечная плоскость yz (заряд ?(y, z))Мы не будем применять такой подход. Вместо этого, мы далее считаем ? конечной величиной, в то время как заряженные бесконечно тонкие поверхности, нити и точечные заряды рассматриваем отдельно.
Смежная проблема: бесконечный суммарный заряд и - как следствие - некорректное поведение потенциала на ?. Такое происходит в декартовой системе при ? = ?(x) и в цилиндрической (? = ?(r)). В реальной задаче этого быть не может, т.к. есть ограничение и по другим координатам. В учебных примерах либо должно быть обеспечен нулевой суммарный заряд (), или же, понимая некорректность ситуации, необходимо задать ? = 0 в какой-либо точке не на бесконечности. Примером такой задачи является нахождение потенциала равномерно заряженного цилиндра.
Список литературы
1. И.Е. Иродов, Задачи по общей физике, 3-е изд., М.: Издательство БИНОМ, 1998. - 448 с.; или 2-е изд., М.: Наука, 1988. - 416 с.
2. В.В. Батыгин, И.Н. Топтыгин, Сборник задач по электродинамике (под ред. М.М. Бредова), 2-е изд., М.: Наука, 1970. - 503 с.
3. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика. т.8 Электродинамика сплошных сред, 2-е изд., М.: Наука, 1992. - 661 с.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта