静電場
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静電場中のマクスウェルの方程式
時間的に変化しない電場を静電場といいます。
静電場中では、時間微分に関する項が0になるので、マクスウェルの方程式は
と表せます。
電位
静電場中でのマクスウェルの方程式で、
E
は
∇×E = 0
を満たす保存場なので、スカラーポテンシャル
φ
が定義できて
この電場のスカラーポテンシャル
φ
を
電位といいます。
スカラーポテンシャルの性質から、点
Oを基準とした点
Pでの電位
φ
P
は
と表せます。
静電場における電位の求め方
E = −∇φ
を電場に関するガウスの法則に代入すると
が得られます。
この方程式を解けば静電場の電位を求めることが出来ます。
具体的には、
の解
U = −
と
−
との畳み込み積分
つまり、
と表される。
ただし、
r = (x, y, z), r' = (x−ξ, y−η, z−ζ), r = |
r'
|
である。
静電場における電場の求め方
電場
E
は
E = −∇φ
で与えられ、電位
φ
は
φ(x,y,z) = ∫DξDηDζ
によって求められるので、電場
E
は、
によって求められる。
ただし、
i
r
は
r'
方向を向く単位ベクトル、すなわち
ir =
である。