复杂网络视角下多电荷体系静电能.pdf
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1、Applied Physics 应用物理应用物理,2024,14(2),52-57 Published Online February 2024 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/app https:/doi.org/10.12677/app.2024.142008 文章引用文章引用:朱澍,朱留华.复杂网络视角下多电荷体系静电能J.应用物理,2024,14(2):52-57.DOI:10.12677/app.2024.142008 复杂网络视角下多电荷体系静电能复杂网络视角下多电荷体系静电能 朱朱 澍澍*,朱留华,朱留华#玉林师范学院物理与电信工程学
2、院,广西 玉林 收稿日期:2024年1月1日;录用日期:2024年2月23日;发布日期:2024年2月29日 摘摘 要要 多电荷体系静电能是系统在形成过程中,通过外力克服电场力做功而获得的。本文基于复杂网络基础理多电荷体系静电能是系统在形成过程中,通过外力克服电场力做功而获得的。本文基于复杂网络基础理论,从连边与节点两种不同角度给出了多电荷体系静电能的表述。进一步验证了这两种表述是一致的。论,从连边与节点两种不同角度给出了多电荷体系静电能的表述。进一步验证了这两种表述是一致的。关键词关键词 复杂网络,静电能,稳定平衡,不稳定平衡复杂网络,静电能,稳定平衡,不稳定平衡 Electrostatic
3、 Energy of Multiple Point Charge Systems from the Perspective of Complex Networks Shu Zhu*,Liuhua Zhu#School of Physics and Telecommunications Engineering,Yulin Normal University,Yulin Guangxi Received:Jan.1st,2024;accepted:Feb.23rd,2024;published:Feb.29th,2024 Abstract The electrostatic energy of m
4、ultiple point charge systems is obtained by external forces overcom-ing electric field forces during the formation process of the system.In this article,based on the theory of complex networks,the electrostatic energy of multiple point charge systems is expressed from two different perspectives:edge
5、s and nodes.This article further confirms that these two state-ments are consistent.Keywords Complex Networks,Electrostatic Energy,Stable Equilibrium,*第一作者。#通讯作者。朱澍,朱留华 DOI:10.12677/app.2024.142008 53 应用物理 Unstable Equilibrium Copyright 2024 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed
6、under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 点电荷在其周围空间激发电场,此电场对于处于其中的其它外来电荷产生力的作用。任何物体的带电过程都是电荷的积累过程,所以在形成带电体的过程中,后期进入带电体的电荷,必然受到前期进入带电体的电荷的阻碍,外力需要克服电场力做功,从而消耗外界能量,根据能的转化和守恒定律,外界对系统所作的功转化为系统能量的增量,因此任何带电体系都具有能量,在静电场体系中,这种能量叫做
7、静电能。目前,对带电体系静电能的研究引起了许多学者的广泛关注。骆超艺研究了移动导体和电介质情况下的静电能,研究结果表明:对于线性电介质,静电能只与带电系统的最终分布状态有关1;郑世燕以电容、电场强度及电势为主要物理量给出了一般电容器所储存静电能的三种常见计算公式2;李宇翔等人针对导体静电感应情形进行了具体分析,研究结果表明:带电体系的静电能增量只是点电荷与导体间互能的一半3;郑金归纳了点电荷规则排列系统的静电能计算方法4。上述研究普遍关注于带电体系的种类及形状,本文侧重于对离散分布的点电荷系统储存的静电能进行深入细致的分析。2.点电荷系的静电能点电荷系的静电能 设真空中某一区域,有 N 个点电
8、荷分布,任意两个点电荷之间存在相互作用,这样的电荷系统可看作是由 N 个彼此相距无限远的点电荷汇聚到一起形成的全局耦合网络。静电能即为电场的能量,对于点电荷构成的网络,其相互作用能即为网络储存的静电能。下面我们通过两种不同的网络构建方式,来计算网络储存的静电能。方式 1,这种全局耦合网络是这样形成的:从编号为 1 的点电荷开始,依次从无穷远处运输点电荷进入网络,直至编号为 N 的点电荷进入网络为止,即按照编号从小到大的次序,依次运输电荷构建网络。当第 i 个点电荷进入网络时,外力需克服前()1i 个点电荷的电场力所作的功为:11014ijiijjiqWqr=(1)式中jir是第 j 个点电荷与
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