电动力学第2章习题.doc

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1、第 2 章 习题第 7 讲 课下作业:教材第 72 页,14、15。14、画出函数 的图:说明 是一个位于原点的偶极子的电荷密度。()dx()px15、证明:(1) ()1(xa0a(若 a0,结果如何?)(2) 。()0x补充题 8:对静电场,为什么能引入标势 ,并推导出 的泊松方程。第 8 讲 课下作业:教材第 73 页,17。17、证明下述结果并熟悉面电荷和面偶极层两侧电势和电场的变化。(1)在面电荷、电势法向微商有跃变,而电势是连续的。(2)在面偶极层两侧,电势有跃变, ,而电势法向微商是连续的。210np(各带等量正负面电荷密度 ,而靠得很近的两个面形成偶极层,面偶极距密度 。 )

2、0limp第 9 讲 课下作业:教材第 106 页,1;第 108-109 页,14。1、试用矢势 A 表示一个沿 z 方向的均匀恒定磁场 B0,写出 A 的两种不同表示式,证明二者之差是无旋场。14、电荷按体均匀分布的刚性小球,总电荷为 Q,半径为 R0,它以角速度 绕自身某一直径转动,求(1)它的磁矩;(2)它的磁矩与自转动量矩之比(设质量均匀分布) 。补充题 9:给出静磁场矢势 A 的物理意义,由矢势 A 可以确定磁场 B,但是由磁场 B 并不能唯一确定矢势 A,试证明对矢势 A 可加辅助条件,并推导出矢势 A 满足的微分方程 JA2。第 10 讲 课下作业:教材第 185 页,1。1、

3、若把 Maxwell 方程组的所有矢量都分解为无旋的(纵场)和无散的(横场)两部分,写出 E 和B 的着两部分在真空中所满足的方程式,并证明电场的无旋部分对应于库仑场。补充题 10:根据麦可斯韦方程组,推导满足洛伦兹规范的达郎贝尔方程。利用电荷守恒定律,验证A 和 的推迟势满足洛伦兹条件。第 11 讲 课下作业:教 材第 186 页,5。5. 设 A 和 是满足洛伦兹规范的矢势和标势。(1) 引入一矢量函数 Z(x,t) (赫兹矢量) ,若令 ,证明 。ZA21ctZ(2) 若令 证明 Z 满足方程 ,写出在真空中的推迟解。PA22201ctP(3) 证明 E 和 B 可通过 Z 用下列公式表

4、出,。2021(),cctPBZ第 2 章 习题第 7 讲 课下作业:教材第 72 页,14、15。14、画出函数 的图:说明 是一个位于原点的偶极子的电荷密度。()dx()px解 1:()ffAA ()px( )(xyzPijkikxjz()()(xyzxy)(pp)()2()hx利用: ()fgfgAA考虑: ()()VVVxdxpdpxxpdV()()VSpxdpxdA1x 是偶极子的电荷密度分布,得证。解 2: ()px)()(xyzPijkikxxjz()()(xyzy()()22()Qhhxxhxp证毕解 3:电偶极子的 0pqll, 且位于坐标原点的偶极子的两个电荷 Q 和-Q

5、分别位于 ,2llx 则,2()22()(llxxdflllxQllppAAA-+ Q()()=-()-()()-(-证毕。解 4:电偶极子的电势 3014prA22 200200011()()411()4()()prrxrpxpxxAAA15、证明:(1) ()1(xa0a(若 a0,结果如何?)(2) 。()0x证: 其中()()1xdaaxa当 0a()()() 1xdaxdx a;a()0xd 补充题 8:对静电场,为什么能引入标势 ,并推导出 的泊松方程。第 8 讲 课下作业:教材第 73 页,17。17、证明下述结果并熟悉面电荷和面偶极层两侧电势和电场的变化。(1)在面电荷、电势法

6、向微商有跃变,而电势是连续的。(2)在面偶极层两侧,电势有跃变, ,而电势法向微商是连续的。210np(各带等量正负面电荷密度 ,而靠得很近的两个面形成偶极层,面偶极距密度 。 ) 0limp证:(1)对于面电荷 有:;120nE12ttE即: 0有限, ,把电荷由 移E12P 1P至 所做的功趋于零。2 1(2)在面上取高斯闭合面如图:;12nE 12ttE即: 偶极层中的场 0E两面上的电势差为故电势有跃变,120npl得证。第 9 讲 课下作业:教材第 106 页,1;第 108-109 页,14。1、试用矢势 A 表示一个沿 z 方向的均匀恒定磁场 B0,写出 A 的两种不同表示式,证

7、明二者之差是无旋场。证: 或0Bk10Bxj20Ayi A120AByixj 得证。14、电荷按体均匀分布的刚性小球,总电荷为 Q,半径为 R0,它以角速度 绕自身某一直径转动,求(1)它的磁矩;(2)它的磁矩与自转动量矩之比(设质量均匀分布) 。解:电荷密度为: 304QR222100220200sinsi55sisiRMrrdrLrrrmRmMQ补充题 9:给出静磁场矢势 A 的物理意义,由矢势 A 可以确定磁场 B,但是由磁场 B 并不能唯一确定矢势 A,试证明对矢势 A 可加辅助条件,并推导出矢势 A 满足的微分方程 JA2。第 10 讲 课下作业:教材第 185 页,1。1、若把 M

8、axwell 方程组的所有矢量都分解为无旋的(纵场)和无散的(横场)两部分,写出 E 和B 的着两部分在真空中所满足的方程式,并证明电场的无旋部分对应于库仑场。 00LTTLLE=+EJJJBA以 角 标 和 分 别 代 表 纵 场 和 横 场 部 分 , 则0000 00Maxwel tt TTTLTB=BEEJJBB=BAAA 0 方 程 组 : 0tLTLTEA由 知 ,电 场 的 无 旋 部 分 ( 纵 场 ) 对 应 于 库 仑 场 ,电 场 的 无 散 部 分 ( 横 场 ) 对 应 于 电 磁 感 应 。补充题 10:根据麦可斯韦方程组,推导满足洛伦兹规范的达郎贝尔方程。利用电荷

9、守恒定律,验证A 和 的推迟势满足洛伦兹条件。证: *00,144jxtjAdVdrr *0洛伦兹条件: 21Act利用 u*,rjxtct所以 *tantcosjjtxx*tantcosjrjjc *0jtA证: *1jjjrr*jjtc而 *11jjjrr所以 * *tan*tan1 tcostcosjjjjtcjrj jrjtrcjjr *1jt所以 * *02 2V0*021 144 1 VVSjAddctrtctrjttc 0第 11 讲 课下作业:教材第 186 页,第 5 题。5. 设 A 和 是满足洛伦兹规范的矢势和标势。(1) 引入一矢量函数 Z(x,t) (赫兹矢量) ,若令 ,证明 。ZA21ctZ(2) 若令 证明 Z 满足方程 ,写出在真空中的推迟解。PA22201ctP(3) 证明 E 和 B 可通过 Z 用下列公式表出,。2021(),cctPBZ证: 2210()1cttcAZA和 是 满 足 洛 伦 兹 规 范 的 矢 势 和 标 势 0()ttPJJA2202220001/1/(,)4ctcctrdVAJZPx2222011()()/cttctcAZBEZZPAA证 毕

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