Чтение онлайн

на главную - закладки

Жанры

Трактат об электричестве и магнетизме
Шрифт:

Рис. 17

189. Пусть A - центр окружности радиуса AQ=b [рис. 17], находящейся при нулевом потенциале, а E - заряд в точке A. Тогда потенциал в точке P равен

=

2E

ln

b

AP

;

(8)

и если окружность представляет собой сечение полого проводящего цилиндра, то поверхностная плотность в произвольной точке Q равна -E/(2b).

Произведём инверсию этой системы относительно точки O, приняв AO=mb, a^2=(m^2-1)b^2.

Тогда окружность инвертируется сама в себя и мы получаем заряд в A', равный заряду A, причём AA'=(b/m).

Плотность в точке Q' равна

E

2b

b^2-AA'^2

A'Q'^2

,

а потенциал в произвольной точке P' внутри окружности равен

'

=

=

2E(ln b-ln AP)

=

=

2E(ln OP'-ln A'P'-ln m)

.

(9)

Этот потенциал эквивалентен потенциалу, возникающему от комбинации заряда E в точке A' и заряда -E в точке O, являющейся изображением точки A' по отношению к окружности. Таким образом, заряд изображения в точке O равен и противоположен заряду в точке A'.

Если точка P' определена своими полярными координатами, отнесёнными к центру окружности, то, положив =ln r-ln b, 0=ln AA'-ln b, получим

AP'

=

be

,

AA'

=

be

0

,

AO

=

be

0

,

(10)

и потенциал в точке (,) равен

=

E ln

(

e

– 20

– 2

e

0

e

cos

+

e

2

)

E ln

(

e

20

– 2

e

0

e

cos

+

e

2

)

+

2E

0

.

(11)

Этоc потенциал в точке (,), обязанный заряду E, помещённому в точку (,0), причём =0, когда =0.

В этом случае и - сопряжённые функции в уравнении (5): - логарифм отношения радиус-вектора точки к радиусу окружности, а - угол.

Центр является единственной особой точкой в этой системе координат, так что линейный интеграл (d/ds)ds по замкнутой кривой равен 2 или 0 в зависимости от того, охватывает кривая центр или не охватывает.

Пример III. Преобразование Нейманна для этого случая 1

1 См. Crelle's Journal, LIX, p.335, 1861, а также Schwarz Crelle, LXXIV, p. 218 1872.

190. Пусть теперь и - любые сопряжённые функции от x и y, такие, что кривые являются эквипотенциальными кривыми, а кривые - силовыми линиями, обусловленными зарядом с линейной плотностью в половину единицы заряда, расположенным в начале координат, и заряженной системой, расположенной произвольным образом на некотором расстоянии от начала координат.

Предположим, что кривая, для которой потенциал

равен 0, является замкнутой, причём ни одна часть заряженной системы не расположена внутри неё, за исключением половины единичного заряда в начале координат.

Тогда все кривые , расположенные между этой кривой и началом координат, будут замкнутыми кривыми, охватывающими начало координат, а все кривые встречаются в начале координат и перпендикулярны кривым .

Координаты произвольной точки внутри кривой (0) определяются значениями и в этой точке, причём при перемещении точки вдоль одной из кривых в положительном направлении значение увеличивается на 2 при полном обходе кривой.

Предположим теперь, что кривая (0) является сечением внутренней поверхности полого цилиндра произвольной формы, поддерживаемого при нулевом потенциале и находящегося под влиянием заряда с линейной плотностью E, расположенного на прямой, представляемой началом координат. При этом внешнюю заряженную систему можно не учитывать, потенциал в произвольной точке внутри кривой равен

=

2E

(-

0

),

(12)

а количество электричества на любом отрезке кривой (0) ограниченной точками соответствующими 1 и 2, равно

Q

=

1

2

E

(

1

2

).

(13)

Если мы таким образом или как-нибудь иначе определили распределение потенциала для кривой данной формы с зарядом, расположенным в данной точке, принятой за начало координат, то мы можем перейти к случаю, когда заряд расположен в любой другой точке внутри кривой, применив общий метод преобразования.

Пусть значения и для точки, в которой помещён заряд, равны 1 и 1. Подставляя в уравнение (11) -0 вместо , 10 вместо 0 (поскольку оба выражения обращаются в нуль на поверхности =0) и -1 вместо , получим для потенциала в произвольной точке с координатами и

=

E ln

(

1

2e

+1– 20

cos(-

1

)

+

e

2(+1– 20)

)-

– E ln

(

1

2e

1

cos(-

1

)

+

e

2(-1)

)

– 2E

(

1

0

)

.

(14)

Это выражение для потенциала обращается в нуль при =0 конечно и непрерывно внутри кривой 0, за исключением точки (1,1), в которой второе слагаемое обращается в бесконечность, причём в окрестности этой точки это слагаемое в пределе равно 2E ln r' где r' - расстояние от этой точки.

Поделиться:
Популярные книги

Вечный. Книга I

Рокотов Алексей
1. Вечный
Фантастика:
боевая фантастика
попаданцы
рпг
5.00
рейтинг книги
Вечный. Книга I

Попаданка в деле, или Ваш любимый доктор

Марей Соня
1. Попаданка в деле, или Ваш любимый доктор
Фантастика:
фэнтези
5.50
рейтинг книги
Попаданка в деле, или Ваш любимый доктор

Вперед в прошлое!

Ратманов Денис
1. Вперед в прошлое
Фантастика:
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Вперед в прошлое!

Жена проклятого некроманта

Рахманова Диана
Фантастика:
фэнтези
6.60
рейтинг книги
Жена проклятого некроманта

Третий. Том 2

INDIGO
2. Отпуск
Фантастика:
космическая фантастика
попаданцы
5.00
рейтинг книги
Третий. Том 2

Королева Солнца. Предтечи. Повелитель зверей. Кн. 1-17

Нортон Андрэ
Королева Солнца
Фантастика:
фэнтези
6.25
рейтинг книги
Королева Солнца. Предтечи. Повелитель зверей. Кн. 1-17

Опасная любовь командора

Муратова Ульяна
1. Проклятые луной
Фантастика:
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Опасная любовь командора

Лютая

Шёпот Светлана Богдановна
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
6.40
рейтинг книги
Лютая

Леди для короля. Оборотная сторона короны

Воронцова Александра
3. Королевская охота
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
5.00
рейтинг книги
Леди для короля. Оборотная сторона короны

Светлая тьма. Советник

Шмаков Алексей Семенович
6. Светлая Тьма
Фантастика:
юмористическое фэнтези
городское фэнтези
аниме
сказочная фантастика
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Светлая тьма. Советник

Измена дракона. Развод неизбежен

Гераскина Екатерина
Фантастика:
городское фэнтези
фэнтези
5.00
рейтинг книги
Измена дракона. Развод неизбежен

Попаданка для Дракона, или Жена любой ценой

Герр Ольга
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
7.17
рейтинг книги
Попаданка для Дракона, или Жена любой ценой

Адвокат империи

Карелин Сергей Витальевич
1. Адвокат империи
Фантастика:
городское фэнтези
попаданцы
фэнтези
5.75
рейтинг книги
Адвокат империи

Измена. Избранная для дракона

Солт Елена
Любовные романы:
любовно-фантастические романы
3.40
рейтинг книги
Измена. Избранная для дракона