3.11 球内点电荷与镜像法|数学物理方法

数学物理方法 · 3.11 球内点电荷与镜像法
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数学物理方程篇·第三章 / 3.11

球内点电荷与镜像法

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41 原书例3:先把已知点源与导体感应势拆开

半径的接地导体球壳内,点电荷在轴上距中心,。把点电荷势的比例常数吸收入,源势为,。总势写为;在球内调和,并在满足。

用母函数识别边界:

所以球内调和延拓为。再用母函数求和,得到一个球外镜像电荷的势。

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42 镜像点在球外,不是把原有源点移走

镜像位置、镜像强度,所以

在,镜像距离等于倍源距离,两项恰好抵消。镜像点在球外,因此它的势在球内没有新奇点;真正的源点仍在。

图 P3-23 球内真实电荷与球外镜像共同满足接地边界
示例a=2,b=1:镜像在b′=4,强度q′=-2qOqq′接地球面Φ=0真实源在球内镜像在球外b′=a²/b,q′=-(a/b)q;球面上ρ′=(a/b)ρ,两势相消。镜像势在球内调和,不会引入新的球内源点。

位置按同一轴线比例示意;这里势的公共比例常数已吸收到q,SI单位另乘1/(4πε)。

做题用途: 母函数把边界距离表达式变成可延拓的勒让德系数,再识别成一个简单势。第一轮掌握位置、强度及边界验证;不必把感应电荷面密度的进一步计算当作本章必会内容。若用SI单位,恢复的公共因子。

来源、编排与掌握要求

依据用户提供的严镇军《数学物理方法》扫描本数学物理方程篇·第三章整理;正文印刷页272—305上部,章末习题305—309。扫描PDF文件页序等于印刷页码加6。按原书节序覆盖各主题,以重新讲解、推导主线和例题说明组织,未逐字复制原文。自编检查题与原书习题分开编号,原书题号可在本章习题路线中查找;本文件不声称是全部原书习题的逐题答案册。

第一轮优先掌握能独立做题所需的概念、步骤和适用条件;背景、证明及拓展均说明用途和暂缓深究的边界。数学物理方程篇·第三章含32道自编检查题及完整解析。公式与SVG内嵌,可离线阅读;屏幕答案默认折叠,打印时自动展开。整理日期:2026年10月22日。