众所周知,文化人都知道茴香的「茴」字有四种写法。
电场强度的计算方法有2类,不止四种,无数种。
第一类:试探电荷在场中的运动
其中F是重力等非电磁力。
通过运动规律得到加速度,可以推得所在位置的方法。
这一个大分类下有很多种方法,比如:电子,质子,n价氧离子(n=1,2,3...),n价铁离子(n=1,2,3...)....等等等等作为试探电荷 233333
适用:没有磁场的情况,带上磁场试探电荷受力是洛伦兹力:
情况会变得非常复杂,只有在极少情况下(比如均匀已知磁场和均匀电场以及已知外力),可以约束出电场强度。
第二类:从边缘条件解场
在已知某个范围的边缘条件以及内部电荷分布可以用麦克斯韦方程中的高斯定理求解电场:
电场的散度和电荷密度之间有如下关系
对于确定的区域和边界条件,上述微分方程对应唯一确定的解。
上述方程还有个变形,可以通过高斯散度定理写成积分形式:
各种静电场问题基本上都是上述问题的退化版:
比如平行板电容,点电荷电场等等。
题外话--
其实这两种方法也代表了等离子体中对于场的两类测量方法:
in-situ观测,测量高能带电粒子的辐射推测电子运动从而推测电场强度磁场位形等等。对应第一类方法。
最近nature上发表的在太阳附近的S形折返磁场就是通过测量带电粒子运动给出的结论: