黄时中，　郭　蕊，　汪　女曼

(安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖　241000)



非均匀电场中带电粒子的运动特征

黄时中，郭蕊，汪女曼

(安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖241000)

摘要：本文以均匀带电球体、均匀带电圆盘、均匀带电圆环所产生的非均匀电场为例,分析了带电粒子在这些非均匀电场中的运动特征.分析方法的要点是,依据带电粒子在非均匀电场中的受力情况建立动力学方程,解析地导出带电粒子的运动学方程(多数是以隐函数形式呈现的运动学方程),运用现代数学工具mathematica描绘出带电粒子运动的x-t和v-x图像,以此为基础分析带电粒子在非均匀电场中的运动特征.

关键词：非均匀电场；带电粒子；运动特征

引言

带电粒子在电场中的运动规律是电磁学以及大学物理课程中的重要知识点.众所周知, 实际的电场都是非均匀电场,均匀电场只不过是几种非均匀电场的近似表达形式.然而, 在目前的电磁学以及大学物理教材[1-4]中所介绍的带电粒子在电场中的运动规律基本上都指在均匀电场中的运动规律,至于带电粒子在非均匀电场中的运动规律,除个别特例外,并未作介绍,究其原因在于数学处理上较为复杂.经研究,我们发现,利用近十来年发展起来的现代数学工具Mathematica,可以相当方便地处理这类复杂问题.本文以均匀带电球体、均匀带电圆盘、均匀带电圆环所产生的非均匀电场为例,分析带电粒子在这些非均匀电……