电荷的微移影响远场的电势吗?

多级展开(下)

第1、2节:计算远场电势的小技巧

3 偶极子

在多级展开问题中比较简单的一种情形是偶极子。下面我们来研究一下这个模型。

如果体系的总电荷量为0,那么起主导作用的将变为偶极(如果有的话)。

偶极

因为是和的夹角,因此

(9)式则可以改写为

偶极

则偶极势可以简单地写作

偶极

4 坐标原点

我们的计算结果与坐标原点的选取有没有关系呢?这是一个非常有意思的问题。我们从最简单的情形入手。

假设原点处有一点电荷,此时空间中的电势即为,这是十分显然的。

但是我们假设将这个点电荷移至处,此时会有什么变化?显然单极势是不变的,因为电荷总量未发生改变。但是偶极势呢?开始时,空间中任意一点的电场都是径向的,但现在不一样了,许多地方的电场有了切向分量。而单极子的电势是不可能产生切向电场的,可见我们的移动改变了偶极项,使其不再为0。

我们可以推导一下

可见对于非总电量非零的体系来说,多极子的大小不仅依赖于电荷的分布,还依赖于原点的选取。任何题目中如果让求总电荷量非零的体系的偶极矩,却不指定原点位置,实际上都是不恰当的。

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