0
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء والفلسفة

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

Dielectric Cylinder in Uniform Electric Field

المؤلف:  Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny

المصدر:  A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS

الجزء والصفحة:  part 1 , p 47

9-8-2016

9410

+

-

20

Dielectric Cylinder in Uniform Electric Field

An infinitely long circular cylinder of radius a, dielectric constant ε, is placed with its axis along the z-axis, and in an electric field which would be uniform in the absence of the cylinder, E = E0 x (see Figure 1.1). Find

Figure 1.1

the electric field at points outside and inside the cylinder and the bound surface charge density.

SOLUTION

First solution: Introduce polar coordinates in the plane perpendicular to the axis of the cylinder (see Figure 1.2). In the same manner as,

Figure 1.2

we will look for a potential outside the cylinder of the form

(1)

where ϕ0 = -E . r and ϕ1 is a solution of the two-dimensional Laplace equation, which may depend on one constant vector E

(2)

where A is some constant. Inside the cylinder, the only solution of Laplace’s equation that is bounded in the center of the cylinder and depends on E is

Using the condition on the potential ϕ at r = a, ϕin = ϕout we find

(3)

from which we find

We now have

(4)

(5)

Using the boundary condition Dinn = Doutn or Einn = εEoutn, we find

So we obtain

(6)

(7)

The polarization is

So the dipole moment per unit length of the cylinder is

which corresponds to the potential

The surface charge density σ is

Second solution: Use the fact that for any dielectric ellipsoid with a dielectric constant ε immersed in a uniform electric field in vacuum, a uniform electric field inside is created. Therefore there must be a linear dependence between E0x, Einx, and Dinx, where the applied field E0 is along the x-axis

(8)

where α and β are coefficients independent of the dielectric constant of the ellipsoid and only depend on its shape. For the trivial case in which ε = 1

Therefore

(9)

For a conducting ellipsoid (which can be described by a dielectric constant ε = ∞)

where nx is the depolarization factor. From (9), we have

Finally (8) takes the form

(10)

For a cylinder parallel to the applied field along the z-axis, nz = 0, but nx + ny +nz = 1, so nx = ny = 1/2. Equation (10) becomes

(11)

and

(12)

as in (6) above.

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد