均匀带电薄圆盘场强分布的研究 下载本文

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求解是在r02/r2小于1的情况下进行的,所以本文求出电场分布并不适用于任何情况。如果以圆盘的中心为球心,以圆盘的半径为半径作球的话,本文求出的电场只使用于球外。

3 讨论

本文通过积分的方法求出了均匀带电薄圆盘的电场分布级数形式解,但是具有局限性,它只使用于以圆盘的中心为球心,以圆盘的半径为半径作球的球外部分。

均匀带电薄圆盘中心轴线上无穷远处的电场,在中心轴线上有θ=0,r为z 。所以E?=0

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当带电薄圆盘的半径趋于无穷大时,可以把它看成是无限大带电薄圆盘,它

的电场就近似认为 E?参考文献:

[1]尹真.电动力学[M].2版.北京:科学出版社,2005.

[2]李秀燕,陈赐海.带电细圆环与导体球壳系统的场分布[J].大学物理,2007,26(11):37-38.

[3] 江俊勤.也谈均匀带电圆环的电场分布[J].大学物理,2007,26(11):39—42

[4]施建兵,朱卓宇,冯玉英,孙越泓 译;[美]M.R.施皮格尔 著.微积分[M].1版., 北京:科学出版社,2002.

[5]梁灿彬,秦光戎,梁竹健原著; 梁灿彬修订.电磁学[M].2版.北京:高等教育出版社,2004.5.

[6]四川大学数学系高等教学教研室编.高等数学[M].3版,第一册.北京:高等教育出版社,1995.

[7]四川大学数学系高等教学教研室编.高等数学[M].3版,第二册.北京:高等教育出版社,1996.

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致谢

此论文是在我的导师徐梅老师的亲切关怀和悉心指导下完成的,徐梅老师对本论文从选题、构思、资料收集到最后定稿的各个环节给予细心的指引和教导,使我对于洛伦兹力和安培力的关系有了比较深刻的认识,并最终得以完成毕业论文,她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。这几个月来,徐老师在论文上给与我以精心指导,在此谨向徐老师致以诚挚的感谢和崇高的敬意。

在此,我还要感谢在一起愉快的度过的同组同学,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。

在四年的大学生涯里,还得到众多老师的关心支持和帮助,在此,谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意!

最后,我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位老师表示感谢!

致谢人:黎印中

2010年4月21日