2.5 边值问题



范定方程——电位函数满足的偏微分方程
代入电位移与电场强度的关系 :
对于均匀介质,ε为常数;再代入电场与电位的关系 :
最终得到泛定方程(泊松方程):
特别地,当空间电荷密度ρ = 0时,方程简化为拉普拉斯方程:
让我们来理解为什么对梯度取散度会得到拉普拉斯算子:
- 首先回顾定义:
- 梯度:
- 散度:
- 当我们对梯度取散度时:
- 这就是拉普拉斯算子的定义,它表示一个标量场在各个方向上的二阶偏导数之和。
因此,对梯度取散度实际上就是在计算函数在各个方向上的二阶导数之和,这个结果就是拉普拉斯算子。
定解条件——边界条件


边值问题的求解
边值问题=泛定方程+定解条件

边值问题的解析求解方法
直接积分法

- 单种媒质的边值问题

还要复习一下简单的二阶常微分方程;当然题目不会考得很难
- 多种媒质的边值问题

有介质分界面的问题,注意需要用到之前法向电位移矢量 连续的条件


分离变量法(不要求)
当待求位函数是两个或大于两个坐标变量的函数时,分离变量法是直接求
解偏微分方程定解问题的一种经典方法。
但是,这种方法计算过于复杂,考试不做要求

唯一性定理
给定源和边界条件的泊松方程(拉普拉斯方程)的解是唯一的
叠加定理
把一个方程线性地拆解成几个方程,仍然满足唯一性定理
这在解决后面的复杂的等效问题的时候是很有效的!这允许我们把一个复杂的问题划归为若干个简单的子问题