用格林定理来求解静电边值的方法格林函数1什么是格林函数:
0在r处有一点电荷q,则电荷密度可写为:qrr
该电荷密度激发的空间的势满足的方程为:r
2
rr(1),rr
q
qErr定义E有一个负号。(3)
rr,(2)
同理,处于r处的单位电荷的电荷密度为rrr该单位电荷密度激发的空间的势满足的方程为:r
2
(4)
1
rr,(5)
1
定义一个函数格林函数,用Grr来表示,且满足Grr
2
显然格林函数的物理意义为在r处的一个单位电荷在空间r处所激发的电势。显然(8)式对于r和r有对称性,故也可以看作是r处单位电荷在空间r处所激发的电势。
由于空间电势分布有两种边界条件,分别为:第一类边界条件:Grrs0。的导体与之接触)(9)
rr。(8)
确定了边界上的电势分布(将一大的电势为零
G1s。(10)确定了边界上的场强分布,也即电荷分布(根
S111G据Err,积分形式ErdSrrd,而E,E
1的最简单的取法(之后详述)为(E在边界表面不一定是均匀的)(7)S
第二类边界条件:由电势和电荷是共轭量,两个中只能确定一个。2格林定理:详细推到见第七讲课件322式的推导
dSd
22i
i
(11)
左边是对所有边界面包括的空间积分,右边是对所有边界面积分(求和),其中对
的微分代表在该面上求被微分函数的梯度。3应用格林定理求解边值问题令Grrr,带入上式,得
22rGrrrrGrrdGrrrGrrdSi
i
(12)
2
r12将r与Grrrr带入上式后
f11rGrrrrrrdGrrr