В пространстве R3 (координаты r_вект) имеется некоторое тело конечных размеров, поверхность которого задана уравнением g(r_вект)=0. Для определенности будем считать, что внутри тела g(r_вект)<0, а снаружи g(r_вект)>0. Далее область g(r_вект)≥0 будем кратко именовать "снаружи".
Каждой точке снаружи соответствует потенциал ?, являющийся решением уравнения набла²?=0. Напряженность поля E_вект=-набла ?.
Во всех случаях будем подразумевать выполнение краевого условия ?(∞)=0 (и E_вект(∞)=0).
Известно, что:
1. задав краевые условия через ? на границе тела и на ∞, можно, решая уравнение набла²?=0, найти ? и E_вект снаружи, т.е., в частности, и E_вект на границе тела;
2. задав краевые условия через E_вект на границе тела и на ∞, можно, решая уравнение набла²?=0, найти ? и E_вект снаружи, т.е., в частности, и ? на границе тела.
ИСХОДНАЯ ЗАДАЧА
Тело проводящее, т.е. на всей его поверхности ?=?₀=const.
Надо найти E_вект на поверхности тела.
Точнее, E (т.к. тело проводящее, то E_вект=E∙(набла g(r_вект)/|набла g(r_вект)|)
Ну и не стОит забывать, что E пропорционально поверхностной плотности заряда.
ЗАДАЧА, РАДИ КОТОРОЙ ЗАДАН ВОПРОС
Но рещать уравнение (во всем пространстве) снаружи не хочется. Это 3D.
Хочется решать какие-то уравнения для E (и, возможно, для еще какой-то вспомогательной переменной) только на поверхности тела, т.е. в 2D.
Возможно, это будут не УвЧП, а, например, интегро-дифференциальные уравнения.
ЭТИ УРАВНЕНИЯ И НАДО СОСТАВИТЬ (или доказать, что это невозможно).
И по возможности выдать идеи, как их решать, кроме как тупо численно.
================================================================
КАТЕГОРИЧЕСКИ ПРОШУ:
- не предлагать использовать стандартные методы с расчетом потенциала в 3D пространстве (они известны);
- не высказывать бездоказательные сомнения в реализуемости моей идеи.
С благодарнрстью принимаются только уравнения либо железные доказательства в нереализуемости идеи !
Естественные науки
О некоторых экзотических уравнениях математической физики. Теория потенциала
Возьмите представление потенциала через фундаментальное решние уравнения Лапласа. Но не надо делать из фундаментального решения полноценную функцию Грина для вашей области. Оставьте прямо так. У вас будет три слагаемых:
1) Интеграл по поверхности от произведения фундаментального решения на нормальную производную от потенциала. Нормальная производная - это проекция напряженности на нормаль к поверхности.
2) Интеграл по поверхности от произведения потенциала на нормальную производную от фундаментального решения. Потенциал константа, просто выносится за интеграл. Оставшийся интеграл берется там как-нибудь...
3) Последнее слагаемое - это интеграл по все области от произведения фундаментального решения на лапласиан потенциала. Лаплассиан потенциала равен нулю из уравнения.
Если от этого равенства вы возьмете производную по нормали с минусом, то вы получите выражение для проекции напряженности на нормаль к повернхности. Линейное интегральное уравнение для En, вроде даже красиво)
1) Интеграл по поверхности от произведения фундаментального решения на нормальную производную от потенциала. Нормальная производная - это проекция напряженности на нормаль к поверхности.
2) Интеграл по поверхности от произведения потенциала на нормальную производную от фундаментального решения. Потенциал константа, просто выносится за интеграл. Оставшийся интеграл берется там как-нибудь...
3) Последнее слагаемое - это интеграл по все области от произведения фундаментального решения на лапласиан потенциала. Лаплассиан потенциала равен нулю из уравнения.
Если от этого равенства вы возьмете производную по нормали с минусом, то вы получите выражение для проекции напряженности на нормаль к повернхности. Линейное интегральное уравнение для En, вроде даже красиво)
Ответил по поднятой теме на Ваш комментарий к другому моему вопросу, к сожалению, явно неудовлетворительно :( Пишу это, так как не знаю, появится ли у вас в сообщениях информация о моем ответе.
Я чайник, так что прошу тапком не кидать. Но что если смоделировать именно распределение ~2000 единичных зарядов на заданной поверхности, просчитывать энергию такой системы и находить распределение с минимумом энергии. Аналогично и в непрерывном случае..
Я тут тоже всё уже забыл, может, глупость спрошу.
Зная потенциал снаружи, легко найдете напряженность у границы тела и поверхностную плотность заряда.
У Вас тут, по сути, внешняя задача Дирихле для уравнения Лапласа. Можно ж ее преобразованием Кельвина свести к внутренней и решить численно хоть через МКР? Чтоб во всем пространстве не решать.
Ничего умнее все равно не выйдет. Ну, если нельзя на что-то еще заложиться типа симметрии.
Зная потенциал снаружи, легко найдете напряженность у границы тела и поверхностную плотность заряда.
У Вас тут, по сути, внешняя задача Дирихле для уравнения Лапласа. Можно ж ее преобразованием Кельвина свести к внутренней и решить численно хоть через МКР? Чтоб во всем пространстве не решать.
Ничего умнее все равно не выйдет. Ну, если нельзя на что-то еще заложиться типа симметрии.
Эрман Кареев
Ладно, я понял. Задачу Дирихле в трехмерной области принципиально мы не рассматриваем. Пребразование Кельвина - левая отмазка, оно размерность не понижает.
Похожие вопросы
- Биофизики и просто физики! Разность потенциалов (на мембране) и трансмембранный потенциал - в чем разница?
- Физика.Электрический потенциал.Помогите!!!!
- Чем отличается просто высшая математика от математической физики?
- Вопрос по физике. (Теория относительности)
- Физика. Теория относительности А. Эйнштейна
- По какому уравнению из "Новой теории приливов"™ можно рассчитать время приливов и высоту приливного горба?
- Как может рассматриваться в физике теория, проверенная и подтвержденная многочисленными экспериментами?
- Почему Эйнштейн отклонил с точки зрения физики теорию большого взрыва?
- Уравнение изменения со времем разницы разности потенциалов на обкладках конденсатора
- Почему физики врут, что теория относительности А.Эйнштейна отменила Эфир, если он сам писал что Эфир существует?
А так считать можно. Но долго.