物理学专业英语
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物理10级 郝国 1070110014044
在均匀电场中,电势沿电场线方向减小。假定电场线沿X轴方向,我们可以写出dxdEEX,如图8.13所示就等于电势在上的cosl的增加量
coscosElldxd
引进Eq的数值,我们可以把(8.59式写成;
EcoeqElWpcosp (8.60)
是E和P的夹角,因此我们能改写Eq,(8.60)式可写成;
图8.13
PEWP (8.61)
我们可以从这个表达式看到,忽略了正负电荷的相互作用。
在一个均匀的电场中,我们获得Eq。(8.61)式仅仅在一个简单的问题是成立的。然而对于一个非均匀电场也是成立的。
让我们来考虑偶极子在非均匀的电场中,电场是关于X轴对称的,让偶极子的中心处在X轴上,是电偶极矩与X轴的夹角。2如图(8.14)
+q F1
P
F2 -q
lcos 图8.14
在上面的例子中,偶极子所受的力的大小是不同的。因此不考虑偶极子的自旋,偶极子在力的作用下,沿X轴方向移动。为了计算力的 +q
_ P E
-q lcos x 大小。我们引进Eq。(8.40)因此可以得到;
XWFPX-,YWFPY-,ZWFPZ-
就Eq而言,(8.60)式可写成;
cos),,(-,,x(zyxpEzyWP)
(我们考虑到偶极子的方向与E有关,E保持不变,保持不变)。
由于在X轴上E在Y轴和Z轴的分量为零,有0ZYWWPP。力等于FX,0FX
COSXEPXWFPX (8.62)
上面的结果是在考虑正负电荷之间的电场强度不同的基础上得到的。如图(8.14)
E的大小等于coslXE,因此力的大小等于coslXEq,(8.62)式和Eq是一致的。 y
P
F
x
O
图8.15
当≤2时;FX的大小由Eq决定。式(8.62)是正值,偶极子在力的作用下被拉入强电场,如图(8.14)
当≥2时;偶极子在力的作用下被推出电场。
在图(8.15)中,0YE仅适用于在Y轴上的点。因此作用在偶极子上的力等于; )1(COSYEPYWFPY
YE是负值。因此,力的方向正如图上所示。在这种情况下,偶极子被拉入电场。
我们注意到X-WP推导出,力作用在X轴上。因此就引出了Eq。(8.60)式遵守转动方向与推导出来转动轴方向相反。sinpET。-负号是由a的转轴和T的转矩的方向相反决定的。
远场问题的研究
描述矢量场的性能
为了继续研究电场,我们必须要有数学工具去描述矢量场的性能,这个工具就是矢量分析。在目前领域,我们应用这些基本概念和运用矢量分析去证明两个基本定理:高斯定理和斯托克斯公式。
在液体流动速率矢量场中,流量被引进矢量分析就是一个很好的例子。当我们在研究不可压缩液体的运动时,我们引进流量,就扩大了矢量场在在自然界的范围.
我们已经获得了一些矢量分析的概念,这就是梯度,过去我们用它描述标量。如果一个标量zy,,x和每一点的坐标x,y,z,有关。我们就可以把标量场的梯度定义为矢量;
eeeZYXzyxgrad (8.63)
函数的增加量将被zyxleeeZYXdddd是;
zzyyxxdddd 也可以写成下面形式;
ldd• (8.64)
现在继续建立对矢量场性能的描述。
流量
假定用流速矢量场来描述流体的性能。单位时间流过一个表面S的体积叫作通过的流量为了确定流量,把表面划分成极小的区域s,可以
从图中看到t时间通过的体积等于;
tvScos
t时间通过s的体积就等于通过s的通量;
costSvV
通过积分,可以得到;
Svdcosd (8.65)
方程(8.65)可以被写成两种形式。第一种,如果考虑cosv可以推导成单位流速矢量通过dS的物质的量n。我们可以写Eq。(8.65)可以写成;
Svndd (8.66)
第二种;当矢量n的方向和Sd的方向一致时,Sd的数值就等于Sd;
ndd•SS