无限大导体平面的电阻问题求厚度已知但很薄的无限大平面导体(电导率已知)上距离为d的两点间的电阻求无穷大导体内部距离为d的两点间的电阻//回复755403527:理论上说整个平面各处都有
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/11/09 10:40:41
无限大导体平面的电阻问题求厚度已知但很薄的无限大平面导体(电导率已知)上距离为d的两点间的电阻求无穷大导体内部距离为d的两点间的电阻//回复755403527:理论上说整个平面各处都有
无限大导体平面的电阻问题
求厚度已知但很薄的无限大平面导体(电导率已知)上距离为d的两点间的电阻
求无穷大导体内部距离为d的两点间的电阻
//回复755403527:
理论上说整个平面各处都有电流通过的,请参考“无限大网格电阻”问题。
//回复金鱼老人:
如果只计算两点间连线上的电流,那么这个路线的“宽度”你该怎么取呢?
我认为这个问题的求解仍需要像“无限大网格”一样用到对称性原理,但是会复杂一些。
“无限大网格”问题中的电流路径(对应基尔霍夫方程的个数)虽然是无穷但至少是可以确定的,但这个问题中电流可能的路径也是连续分布的,这样就造成了求解的困难。
//回复bigbigeasy
能不能把你的计算结果告诉我,我好用实验数据验证,你写的我看得不是太明白……
//还是应该按电力线的分布去积,看成小矩形得用傅里叶分解吧……
//回复陈铭54321
k是什么?
//回复 415121561
但它应该是一个有限的值
//回复 自由的总裁
老师您好 确实是我没有把问题说清楚,我的意思就是接触点的半径r与间距d相比可以忽略。请您把详细的计算过程让我看看。不过我觉得如果结果给出r→0时电阻→∞的话就很难理解了不是么
无限大导体平面的电阻问题求厚度已知但很薄的无限大平面导体(电导率已知)上距离为d的两点间的电阻求无穷大导体内部距离为d的两点间的电阻//回复755403527:理论上说整个平面各处都有
我是专职的物理竞赛辅导老师,我曾经给学生出过这个题目.常见的竞赛书上都有求“无限大有阻导体内部两个导体球的之间的电阻”的题目,我就是把该问题变成二维问题出给学生的.
你的问题是缺条件的,就是两点的直径,也就是说实际上这两点应是两圆柱.
若真是两点,那电阻就是无穷大.
另外,要有分析解,还需要个条件,就是两圆柱的直径要远小于其间距.如果圆柱的直径与其间距可相互比拟的话,虽然可能有分析解,此种情况下,我只能给出数值解.
再次说明,若两接触处就是两点的话,那电阻就是无穷大,这可由下面最终的公式看出.
所以,下面的讨论都是把接触处当成是俩无电阻的圆柱,其半径是r,板的厚度为h,电阻率为ρ:
fantom996的思路是对的,但此种思路导致运算太麻烦,结果最后得到了的一个错误的结论,不过仍然看得出是位物理高人,赞一个!
我们换用一个新的思路,从电流着手,能简单一些,但输入公式太费劲,所以只谈思路,具体的计算工作,留给楼主:
假设两圆柱之间通上电流I.由于俩圆柱相距较远,影响可略,故每个圆柱发出的电流相当于向无穷大空间放电,在距圆柱A距离为x处,其电流密度为I/2πxh ,另一圆柱收进的电流密度为 I/2πh(d-x),于是在其连线上,总的电流密度为二者之和:
J(x) = I/2πxh + I/2πh(d-x)
设想沿电流线将板分成若干根细导线,它们都有相同的电流ΔI,总的导线数为I/ΔI ,这些电阻是相同且并联的.现计算一根的电阻——包含连线的那根:
这根导线是粗细不均匀的,在x处的截面积是 ΔI/ J(x),于是由电阻定律,x到x+dx电阻ΔR可由J(x) = I/2πxh + I/2πh(d-x)表示出.
从r到d-r积分,得到此根导线的总电阻,再除以导线总数I/ΔI(因为他们是并联的) ,于是得到最后的结果:
R=(ρ/πh)*ln(d/r-1)
考虑到d远大于r,故上式中的1也是可忽略的,即:
R =(ρ/πh)*ln(d/r)
其实电流会以最短路线直线流动,只有部分会散射。
整个平面不会都有电流,电会从电势高点流向低点,所以即便周边有,也是递减的辐射状——计算起来是个噩梦啊。
横截面机大,电阻小
不是很难,假如用微积分的话 假设宽度为dx的无穷个电阻 考虑到y方向和对称性 等于长度d+2dx电阻和d的并联再串联2dx后并联d…… 总结公式 然后积分一下 主要是数学 太麻烦 懒得算 就是微元 求递推公式 然后求第n项方程 积分 我给你递推公式 其他你自己求 dRn=2dRx+(Rn-1*Rd)/(Rn-1+Rd) R1=2dRx+Rd dRx代表宽dx长dx的金属代表的电阻 Rd代表宽dx长d的电阻 你这个实验做不出来的,因为要厚度远小于面积,而且电阻率要比较大 我不明白有大一的高等数学就足够了 我的意思是 分割 成宽dx 长为d的无数金属条然后求 因为不能忽略纵向的影响,所以比较复杂,等效一个电阻网络 跟富里叶没啥关系,不要电流,电压 数学物理方法 上面应该有类似的 (物理系教材)
2πK
想了想``不太会
会不会是无穷大呢`就是“两点间”与导体表面接触面积很小造成的
如果把点换成小圆面试试行不
瞎说的`不对别赖我!!!
我想就应按公式R=ΡL/S 计算,连点间距离最短,自然电阻最小,顾只需考虑长度d的阻值,很薄,说明截面积影响不大!
bigbigeasy 说得不太对,因为如果你等效电阻的话电阻放的方向必须是电流的方向,根本就不是直线。如果是弧线的话求曲线的长度不太好求,因为首先要解出向量场,再沿电流方向求曲线积分,基本就是没法算的。 要求两个点的电阻,往两个点上加上电压,看电流是多少一除就好了。如果两个点上加的电压是+V和-V,那两点连线的垂直平分线上的所有点电压都是0,电流方向都是平行连线的。把垂直平分线上的电流积分起来就是所有的电流。 我记得高中时候学的,这个电路是一个纯电阻的线性电路,由戴维南定理(也有可能是奥特曼定理)相当于"A点+V无穷远0V"和"B点-V无穷远0V"这两个电路叠加。 如果是这样的话就好算了。先看第一个电路,A点圆心,半径r,宽度Δr的圆环的电阻是k*Δr/2πr,从r0积分到R(趋向无穷)是总电阻=k/2π*(lnR-lnr0)。总电流就是V*2π/k(lnR-lnr0)。这个电流在距离A的d/2直线上垂直直线的分量是...看官请看图,那就是V*2π/k(lnR-lnr0)*((2y/d)^2+1)^0.5*dy/2πr*d/2/((2y/d)^2+1)^0.5=V*dy/k(lnR-lnr0)(y^2+(d/2)^2)^0.5。最后出大招把2V*y*dy/dk(lnR-lnr0)(y^2+(d/2)^2)^0.5从y=0积分到y=R。掐指一算结果就是V/k(lnR-lnr0)*ln(d/2(R^2+(d/2))^0.5)。另一半是对称的,两个总共电压2V,电流就是这个数*2,所以电阻就是V/这个数。 让R->∞就是最后结果等于k。居然和d没关系,答案八成不对。不过方法应该是对的