Elektrostatyka Potencjały I linie sił pola. Symetria cylindryczna Odwzorowania konforemne

Podobne dokumenty
Elektrostatyka. Potencjał pola elektrycznego Prawo Gaussa

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

Elektrostatyka, cz. 1

Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych

Elektrodynamika Część 2 Specjalne metody elektrostatyki Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Matematyczne Metody Fizyki II

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Linie sił pola elektrycznego

1. Liczby zespolone Zadanie 1.1. Przedstawić w postaci a + ib, a, b R, następujące liczby zespolone (1) 1 i (2) (5)

ELEKTROTECHNIKA Semestr 2 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Oblicz pochodne cząstkowe rzędu drugiego funkcji:

Arkusz 6. Elementy geometrii analitycznej w przestrzeni

Równania Maxwella. Wstęp E B H J D

Funkcje analityczne. Wykład 3. Funkcje holomorficzne. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2016/2017) z = x + iy A

Funkcje hiperboliczne

Rozdział 2. Krzywe stożkowe. 2.1 Elipsa. Krzywe stożkowe są zadane ogólnym równaniem kwadratowym na płaszczyźnie

1.1 Przegląd wybranych równań i modeli fizycznych. , u x1 x 2

Strumień Prawo Gaussa Rozkład ładunku Płaszczyzna Płaszczyzny Prawo Gaussa i jego zastosowanie

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ zadania z odpowiedziami

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Całka podwójna po prostokącie

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Geometria w R 3. Iloczyn skalarny wektorów

FUNKCJE ZESPOLONE Lista zadań 2005/2006

Funkcje analityczne. Wykład 4. Odwzorowania wiernokątne. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2016/2017) dla każdego s = (s.

Definicja punktu wewnętrznego zbioru Punkt p jest punktem wewnętrznym zbioru, gdy należy do niego wraz z pewnym swoim otoczeniem

cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

1 + iϕ n. = cos ϕ + i sin ϕ. e n z n n n. c M n z n, c n z Mn.

Przedmowa do wydania drugiego Konwencje i ważniejsze oznaczenia... 13

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

Analiza Matematyczna Praca domowa

Funkcje analityczne. Wykład 4. Odwzorowania wiernokątne. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2017/2018)

Elektryczność i Magnetyzm

ELEKTROTECHNIKA Semestr 2 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Oblicz pochodne cząstkowe rzędu drugiego funkcji:

Fizyka 2 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

ELEKTROTECHNIKA Semestr 1 Rok akad / ZADANIA Z MATEMATYKI Zestaw Przedstaw w postaci algebraicznej liczby zespolone: (3 + 2j)(5 2j),

Księgarnia PWN: David J. Griffiths - Podstawy elektrodynamiki

Współczynniki pojemności

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

Linia dwuprzewodowa Obliczanie pojemności linii dwuprzewodowej

Zestaw zadań z Równań różniczkowych cząstkowych I 18/19

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa

Zadania z Elektrodynamiki

Funkcje Analityczne, ćwiczenia i prace domowe

Na początku zamieszczam prezentację z wykładu o funkcjach wieloznacznych i wielowartościowych.

Fale elektromagnetyczne

Geometria analityczna

Liczby zespolone. P. F. Góra (w zastępstwie prof. K. Rościszewskiego) 27 lutego 2007

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

EGZAMIN Z ANALIZY II R

METODY MATEMATYCZNE I STATYSTYCZNE W INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Wyznaczanie parametrów linii długiej za pomocą metody elementów skończonych

Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych

Elektrostatyka ŁADUNEK. Ładunek elektryczny. Dr PPotera wyklady fizyka dosw st podypl. n p. Cząstka α

ELEKTROSTATYKA. Zakład Elektrotechniki Teoretycznej Politechniki Wrocławskiej, I-7, W-5

IX. Rachunek różniczkowy funkcji wielu zmiennych. 1. Funkcja dwóch i trzech zmiennych - pojęcia podstawowe. - funkcja dwóch zmiennych,

Zadania na zaliczenie ćwiczeń z Elektrodynamiki

Wykład 15: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

O D P O W I E D Z I D O Z A D A Ń T E S T O W Y C H

Wyprowadzenie prawa Gaussa z prawa Coulomba

Repetytorium z matematyki ćwiczenia

1. Liczby zespolone Stwierdzić kiedy kwadrat liczby zespolonej jest liczbą. (i) rzeczywistą, (ii) ujemną, (iii) tylko urojoną?

5) W czterech rogach kwadratu o boku a umieszczono ładunki o tej samej wartości q jak pokazano na rysunku. k=1/(4πε 0 )

Krzywe stożkowe Lekcja VII: Hiperbola

1 Geometria analityczna

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Podstawy elektrodynamiki / David J. Griffiths. - wyd. 2, dodr. 3. Warszawa, 2011 Spis treści. Przedmowa 11

Matematyka A kolokwium 26 kwietnia 2017 r., godz. 18:05 20:00. i = = i. +i sin ) = 1024(cos 5π+i sin 5π) =

Wykład 17 Izolatory i przewodniki

Zestaw Obliczyć objętość równoległościanu zbudowanego na wektorach m, n, p jeśli wiadomo, że objętość równoległościanu zbudowanego na wektorach:

1 Logika (3h) 1.1 Funkcje logiczne. 1.2 Kwantyfikatory. 1. Udowodnij prawa logiczne: 5. (p q) (p q) 6. ((p q) r) (p (q r)) 3.

10 Udowodnić, że rozwiązanie równania Laplace a nie może posiadać lokalnych ekstremów we wnętrzu obszaru na którym może być określone.

Elektrodynamika Część 4 Magnetostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Wykład 14: Indukcja cz.2.

Równanie przewodnictwa cieplnego (II)

y(t) = y 0 + R sin t, t R. z(t) = h 2π t

6. Punkty osobliwe, residua i obliczanie całek

Wykład 14: Indukcja. Dr inż. Zbigniew Szklarski. Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok

Interferometr Macha-Zehndera. Zapis sinusoidalnej siatki dyfrakcyjnej i pomiar jej okresu przestrzennego.

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Potencjał pola elektrycznego

1 Elektrostatyka. Odp. 1 x 2 + y 2 + (z h) 2. 1 x 2 + y 2 + (z + h) 2

Równania różniczkowe cząstkowe drugiego rzędu

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

Elektrodynamika Część 8 Fale elektromagnetyczne Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Promieniowanie dipolowe

Sprawy organizacyjne. dr Barbara Przebieracz Bankowa 14, p.568

Geometria Struny Kosmicznej

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

WYMAGANIA WSTĘPNE Z MATEMATYKI

Równania Maxwella redukują się w przypadku statycznego pola elektrycznego do postaci: D= E

Podstawy elektromagnetyzmu. Wykład 2. Równania Maxwella

Kurs Start plus poziom zaawansowany, materiały dla prowadzących, Marcin Kościelecki. Zajęcia 1.

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 14

Przepływy laminarne - zadania

= i Ponieważ pierwiastkami stopnia 3 z 1 są (jak łatwo wyliczyć) liczby 1, 1+i 3

Krzywe stożkowe Lekcja II: Okrąg i jego opis w różnych układach współrzędnych

Krzywe stożkowe. Algebra. Aleksander Denisiuk

Transkrypt:

Elektrostatyka Potencjały I linie sił pola Symetria cylindryczna Odwzorowania konforemne

Metoda rozdzielania zmiennych Dwa wymiary

Laplasjan. Symetria cylindryczna. 1 r r V (r r )+ 1 V r ϕ = 0; V = R( r) Φ( φ) Φ( φ) = C cosnφ + D sin nφ n = n n 0,1,,... n n R( r) = A r + B r n = 1,,... R( r) = A B ln( r) n n + V(r,ϕ) = A + Bln(r) n=1 + (A n r n + B n r n )(C n cosnϕ + D n sinnϕ)

Przypomnienie Pole i potencjał nieskończenie długiej naładowanej nitki o~liniowej gęstości ładunku λ: E(r) = λk 1 r, V(r) = const λk lnr Tutaj k=1/4πε 0.

Problem Znaleźć potencjał i natężenie pola układu dwu nieskończenie długich równoległych walców o osiach odległych o d, o promieniach r 0 i potencjałach +V 0 / i V 0 /. Rozwiązanie otrzymamy znając rozwiązanie dla dwu nieskończenie długich ładunków umieszczonych w punktach x=+a i x= a. Z zasady superpozycji mamy V(r) = λk ln r r 1 = λk ln (x + a) + y (x a) + y Parametry zwiążemy z poprzednimi V 0 itd..

Problem Niech potencjał w punkcie P(x P,y P ) będzie V P. Punkty, w których potencjał jest V P spełniają równanie lub równoważnie r / r 1 = exp(v P / λk) = e c (x acothc) + y = a / sinh c. Jest to okrąg o środku w punkcie (a coth(c), 0) o promieniu a/sinh(c).

Problem Jeśli wygenerujemy rozwiązanie, które da potencjał +/-V 0 / na okręgach o promieniu r 0 to jest to rozwiązanie problemu walców. Zauważmy, że a = r 0 sinhc, Stąd gdzie d = acothc = r 0 coshc. λk = V 0 / c, c = cosh 1 Szukany potencjał jest więc równy: d r 0. V(x, y) = V 0 ln(r / r 1 ) c.

Funkcje analityczne z = x + iy = ρe iθ iy F( z) = g( x, y) + ih( x, y) w = u + iv = F( z) x F(z) odwzorowuje płaszczyznę (x,y) w płaszczyznę (u,v). Przykłady: z n, z 1/ n, sin z, e z, ln z

Funkcje analityczne spełniają warunki Cauchy ego-riemanna Zapewnia to, że g(x,y) i h(x,y) spełniają równania Laplace a., and x h y g y h x g = = 0. and 0 = + = + y h x h y g x g Jeśli g(x,y) spełnia warunki brzegowe problemu to g jest potencjałem. Jeśli h(x,y) spełnia warunki brzegowe problemu to h jest potencjałem.

Funkcje g i h są sprzężone. Jeśli g=v (potencjał) to g=const opisuje powierzchnie ekwipotencjalne, a h=const opisuje linie sił pola lub odwrotnie. Jeżeli F(z) jest analityczna to definiuje odwzorowanie konforemne. Transformacja konforemna odwzorowuje sieć prostokątną w sieć krzywoliniową, w której linie współrzędnych są prostopadłe. Przykład. πi Współrzędne kartezjańskie à wsp. polarne: z w = e, z = x + iy, w = e Współrzędne polarne à wsp. kartezjańskie: z x e iy. w Cała Płaszczyzna zespolona w = ln z, z = i ρe θ, ln z = ln ρ + iθ.

Kąt z płaszczyzn przewodzących F(z) = az + iv o V = h(x, y) = axy +V o Linie eqwipotencjalne g(x, y) = a(x y ) = const Linie sił

Brzeg przewodzącej płyty F(z) = az 1/ + iv o V(x, y) = a ( x + y x) 1/ +V o g(x, y) = a ( x + y + x) 1/ Pow. ekwipotencjalne Linie sił

Kondensator płaski F(z) = V o iπ ln w z = d π [ln w + 1 (1 w )] odwzorowanie w F odwzorowanie w z

] sin 1 [ln )] cos (1 1 [ln ln, 0, 0, θ ρ ρ π θ ρ ρ π ρ π π θ ρ π θ ρ θ = + = = = < = d y d x V h V V e w o o i Kondensator płaski

Przykłady VISUALIZATION OF ELECTROMAGNETIC FIELDS USING AWK. Daryl Armstrong, Ian Llanas, Frank Russo, and Jeffrey R. Schmidt: Computers in physics, Vol 1 No, Mar/Apr, 1998, p. 159.

Figure 1. Equipotentials and field lines in four exactly soluble sets of field geometries: a) grounded plane with a high-voltage strip from x = -1 to x = 1 (set1); b) line charge above a grounded plane (set); c) line charge through the origin (set3); d) parallel plates (set4).

Figure. Equipotentials and field lines for various field geometries: a) line charge above an insulated plane; b) cylinder with upper half grounded and lower half at Vo; c) wedge with boundaries at different potentials; d) external fields of a wedge with boundaries at different potentials; e) conducting channel with walls at different potentials; f) rectangular box with halves at different potentials; g) line charge in a grounded conducting box; h) line charge between two grounded parallel plates; i) grounded conducting cylinder in a uniform electric field.

Pola naładowanej nitki: y=0 Nie można wyświetlić obrazu. Na komputerze może brakować pamięci do otwarcia obrazu lub obraz może być uszkodzony. Uruchom ponownie komputer, a następnie otwórz plik ponownie. Jeśli czerwony znak x nadal będzie wyświetlany, konieczne może być usunięcie obrazu, a następnie ponowne wstawienie go.

Pola naładowanej nitki: y=1 f (z) = (λ / πε)ln[(z i) / (z + i)]

Pola wstęgi x <1 na płaszczyźnie 0 4 3 1-4 - 0 4

Równoległe, naładowane płyty

Inne Przykłady Y. Shibuya: "Electrostatic Fields Using Conformal Mapping" hgp://demonstrajons.wolfram.com/electrostajcfieldsusingconformalmapping/wolfram DemonstraJons Project

Linie Maxwella u + iv= f(x + iy) 1 y v 0-1 y 1 - - -1 0 1 u Nie można wyświetlić obrazu. Na komputerze może brakować pamięci do otwarcia obrazu lub obraz może być uszkodzony. Uruchom ponownie komputer, a następnie otwórz plik ponownie. Jeśli czerwony znak x nadal będzie wyświetlany, konieczne może być usunięcie obrazu, a następnie ponowne wstawienie go.

Koncentryczne okręgi u + iv= f(x + iy) 1 v 0 y 1 y -1 - - -1 0 1 u f (z) = i *cot(z)

Elipsy Nie można wyświetlić obrazu. Na komputerze może brakować pamięci do otwarcia obrazu lub obraz może być uszkodzony. Uruchom ponownie komputer, a następnie otwórz plik ponownie. Jeśli czerwony znak x nadal będzie wyświetlany, konieczne może być usunięcie obrazu, a następnie ponowne wstawienie go. Nie można wyświetlić obrazu. Na komputerze może brakować pamięci do otwarcia obrazu lub obraz może być uszkodzony. Uruchom ponownie komputer, a następnie otwórz plik ponownie. Jeśli czerwony znak x nadal będzie wyświetlany, konieczne może być usunięcie obrazu, a następnie ponowne wstawienie go.

Przykłady 1.0 u + iv= f(x + iy) 0.5 v 0.0 y 1-0.5 y -1.0-1.0-0.5 0.0 0.5 1.0 u

Hiperbole u + iv= f(x + iy) 1.5 1.0 0.5 v 0.0 x 1 x -0.5-1.0-1.5-1.5-1.0-0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 u f (z) = sin(z)

Inne sn(z) cn(z)