المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الفيزياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11580 موضوعاً
الفيزياء الكلاسيكية
الفيزياء الحديثة
الفيزياء والعلوم الأخرى
مواضيع عامة في الفيزياء

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Dielectric Cylinder in Uniform Electric Field  
  
3795   02:07 مساءاً   date: 9-8-2016
Author : Sidney B. Cahn Boris E. Nadgorny
Book or Source : A GUIDE TO PHYSICS PROBLEMS
Page and Part : part 1 , p 47


Read More
Date: 28-7-2016 1297
Date: 9-8-2016 1142
Date: 13-7-2016 761

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.




هو مجموعة نظريات فيزيائية ظهرت في القرن العشرين، الهدف منها تفسير عدة ظواهر تختص بالجسيمات والذرة ، وقد قامت هذه النظريات بدمج الخاصية الموجية بالخاصية الجسيمية، مكونة ما يعرف بازدواجية الموجة والجسيم. ونظرا لأهميّة الكم في بناء ميكانيكا الكم ، يعود سبب تسميتها ، وهو ما يعرف بأنه مصطلح فيزيائي ، استخدم لوصف الكمية الأصغر من الطاقة التي يمكن أن يتم تبادلها فيما بين الجسيمات.



جاءت تسمية كلمة ليزر LASER من الأحرف الأولى لفكرة عمل الليزر والمتمثلة في الجملة التالية: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation وتعني تضخيم الضوء Light Amplification بواسطة الانبعاث المحفز Stimulated Emission للإشعاع الكهرومغناطيسي.Radiation وقد تنبأ بوجود الليزر العالم البرت انشتاين في 1917 حيث وضع الأساس النظري لعملية الانبعاث المحفز .stimulated emission



الفيزياء النووية هي أحد أقسام علم الفيزياء الذي يهتم بدراسة نواة الذرة التي تحوي البروتونات والنيوترونات والترابط فيما بينهما, بالإضافة إلى تفسير وتصنيف خصائص النواة.يظن الكثير أن الفيزياء النووية ظهرت مع بداية الفيزياء الحديثة ولكن في الحقيقة أنها ظهرت منذ اكتشاف الذرة و لكنها بدأت تتضح أكثر مع بداية ظهور عصر الفيزياء الحديثة. أصبحت الفيزياء النووية في هذه الأيام ضرورة من ضروريات العالم المتطور.