2.5 边值问题

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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:
  1. 首先回顾定义:
  • 梯度:
  • 散度:
  1. 当我们对梯度取散度时:
  1. 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

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边值问题的求解

边值问题=泛定方程+定解条件
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边值问题的解析求解方法

直接积分法

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  • 单种媒质的边值问题
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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
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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
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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
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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
 
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浙江大学电气工程学院本科生
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