ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.07.2024
Просмотров: 126
Скачиваний: 0
При i = 1 из (П1-20) — (П1-22) найдем:
_ |
________ UtPs2 cosР* |
(П1-23) |
||
Ь 'п ------ e,i + |
E,d |
ejshpi + e ath pdchp/ |
||
|
||||
Udbj |
(7, Pe„ COS p.-C |
(Г11-24) |
||
£ =" = — e,/ -f ead |
e, sh 0/ + e, th |3 ’ch|I |
|||
|
||||
|
C7,psa th pd sin p.t |
(П1-25) |
||
Et = |
e, sh fil -f- e2 tfi Pdch p/"' |
|||
|
Подставив (П1-23)—(П1-25) в (2-40), после преобразований по лучим плотность электростатических сил на свободной поверхности незаряженного деформируемого слоя:
^0Е0 (eJ —‘Ез) е1е2 |
Щ*о (ei — ег)<У2 ( е 2 til Pd + г,) |
Рп = ■ 2(e,/ + eafl()* T |
4(e,slip/ + e2th.prfchp/)2 |
(ei — e=) PEie2
(e,i — e2d) (e, sh pi + e„ th pd ch pi)
^ fE(i (E1 — ег) s2p2 (e, — e2 th Pd)
4 (e, sh p/ e2 th pd ch p/)=
C O S p.-C - f -
(П1-26)
cos 2^x
П Р И Л О Ж Е Н И Е 2 |
|
Расчет плотности электростатических |
сил |
при объем но-поверхностном заряде |
д еф орм ируем ого слоя |
Если сГ| — заряд, наносимый на деформируемый слой, а 0 = 6 0 , —
заряд, оставшийся на поверхности слоя, то величину объемного заря да, проникающего внутрь слоя, можно определить по формуле
а — За, — а —^— . |
(П2-1) |
Вычислим нормальную плотность электростатических сил на по верхности слоя с учетом ослабляющего действия поля объемного за ряда при равномерном его распределении по толщине d, используя
расчетную схему рис. '2 -8. |
|
можно вычислить по формуле |
||||
|
Объемную плотность заряда |
|||||
|
|
|
|
а (1 — 3) |
(Ш-2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При |
Si = e2 |
поверхностная |
плотность электростатических сил |
||
|
|
|
/>» = |
<>( £ « + £ * * ), |
(П2-3) |
|
где Е п — поле |
отраженных поверхностных зарядов; Е*п — поле соб |
|||||
ственных и отраженных объемных зарядов. |
|
|||||
|
С помощью формул (П1-12) |
и (П1-13) получим: |
|
|||
_ |
1 |
(£,» + |
а |
/ |
т + 2 х , |
т — 2х \ |
Еп ^ |
у |
Etn) = 2^ - |
^arctg----- 4 * — + « c t g |
----- j . |
||
|
|
|
|
|
|
(П2-4) |
149
Нормальная составляющая напряженности поля от объемных зарядов (см. рис. 2 -8)
2а
а р |
/ |
т + 2х |
да — 2 % |
3 |
9 (г) Varctg “ 25---- + arctg |
2г |
'о
Подставив значения Е„ и Е*п из (П2-4) и (П2-5) равномерного объемно-поверхностного распределения лучим:
dz. (П2-5)
в (П2-3), для заряда по
Рп = 9^71“ И 0 + |
(1 S)/S], |
||
где |
А° — arctg п° + arctg 6°; |
||
|
|||
В0 = 2А° — 2arctg 2а° — 2 arctg 2b° + |
й° In (а2 + 1 ) / ( 1 — 4/ а 0)2 + |
||
+ |
6 in [(6»)= + |
i]/[i |
-И /(й °)а]2; |
д° = |
(да -]- 2.v)/4rf; |
b° = |
(да — 2х)/4d. |
П Р И Л О Ж Е Н И Е ’ 3
Вывод ф ормулы для определения постоянной времени движения заряда на границе раздела двух диэлектрических слоев
Выделим на заряженной границе раздела сред 1 и 2 (см. рис. 2-1) элементарный параллелепипед с объемом
dV=dxdydz,
для которого справедливо уравнение
|
$ |
(ПЗ-1) |
|
s |
|
где 5 — поверхность |
параллелепипеда; dq —adxdy— заряд |
внутри |
объема dV; о = о(х, у, |
i) — плотность поверхностного заряда |
на гра |
нице раздела сред 1 и 2 ; / — плотность тока, проходящего через по
верхность элемента dV.
Учитывая объемные и поверхностные токи, левую часть уравне ния (ПЗ-!) можно представить в виде
|
ф ids = (/,/2 + |
jvi) dxdy + |
(js (A-+(/A-) — /sA) dtj + |
|
|
s |
|
|
|
|
+ |
Us Uj+dy) ~ |
isy) dx, |
(ПЗ-2) |
где |
/ VI,2 ~'d V 1,2^21.2,’ |
jsx,y ~%sEx,y, |
(ПЗ-3) |
|
|
||||
xvi, |
Xv2 — удельные объемные электрические проводимости слоев / |
|||
и 2; |
%s — удельная поверхностная |
электрическая |
проводимость на |
|
границе сред 1 и 2. |
|
|
|
150
Подставляя (ПЗ-2) и (ПЗ-З) в (ПЗ-1), получаем: |
|
|||
Vi^zi + |
дЕх |
, д Е у |
da |
(ПЗ-4) |
дх |
dlJ |
~dt ' |
||
|
|
|
|
Пользуясь уравнением (ПЗ-4), можно рассчитать параметры дви жения заряда, если задам закон его изменения во времени и про странстве.
Изменение поверхностного заряда во времени достаточно точно
описывается законом |
|
|
|
|
|
|
|
«(*, У, 0 |
= »1*. V ) e ~ i h - |
(ПЗ-5) |
|
Учитывая, что составляющая поля по любом оси пропорциональ |
|||||
на плотности заряда, |
из (ПЗ-4) |
и (ПЗ-5) найдем: |
|
||
I |
1 |
Х1/1^21 |
Р |
( дЕх | |
дЁ'1\ |
|
« (х, и) |
|
— %s\^dx ^ |
ду ) |
ПР ИЛ ОЖЕ НИЕ 4 |
|
|
|
|
|
|
||
Решение задачи (3-1)—(3-7) |
|
|
|
|
|
|||
Решение задачи (3-1)— (3-7) |
|
для уравнения поверхности дефор |
||||||
мируемого слоя имеет вид: |
|
|
|
|
|
|||
|
К(х, |
у, |
/) — £ „ + |
|
|
/ |
СО |
|
|
4 |
jtof |
ИDil%di)ds, |
(П4-1) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
Д, |
А„ |
|
|
Д3 |
Д., |
|
|
D--= |
|
|
|
||||
|
|
5д7?а+ sa7 ^ + 7д |
|
|||||
|
|
sA„ ri ^ s Д0 Т2^ |
sA0 |
|
|
|||
Д0 = |
2г, {—4/п (гп2 + гf) rf + |
ip/e, (m sh r ch 44 — r, ch r sh 44) + |
||||||
|
+ |
«гг, [(/и2 -)- г,) 2 + |
4rj] ch rch 44 — |
|
||||
|
— rj* [(яг2 -)- r2t) |
4m2rf] sh r sh 44}; |
|
|||||
|
Д, = 2sktrf (m sh rch m — r, ch r sh 44); |
|
||||||
|
До = |
г, {2m (m- -j- Зг^) r, -)- |
[2ftm — s k y 2 -f- |
|
||||
|
+ («г2 + |
3r\) гггг,] ch 44 ch r — [2pr, + skynr1+ |
|
|||||
|
+ (Зяг2 + |
rf) rf\ sh 44 sh г + |
Щт — s k y 2 — |
|
||||
|
— («г2 + |
3/'|) лгг,] sh 44 ch r — [2fr, + sk,mr, — |
|
|||||
|
|
— (3r« 2 + «T) H]ch 44 sh r}; |
|
|||||
|
.Дэ = 2m [m2 + |
rj) [(/гг2 + |
rj) ch 44 — 2rf (ch r + ch 44)]; |
|
||||
Д4 = |
2г, [(«г2 + |
rf)2 sh 44 — 2r, («г2 -J- rf) (m sh r -j- r, sh 44) + |
|
|||||
|
|
|
+ 4mrf sh r]; |
|
|
151
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/г , г] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
¥ , = |
- / г / ^ + |
— |
( / & + |
p g ? * „ ) ; |
|
|||||||||
|
|
|
?2 |
|
|
уз = |
г]о; |
<?., |
= |
/ф б ; |
|
|||||
|
|
Р= |
|
flli |
Г) |
|
n = |
?g + |
|
f) |
г = dr,; |
|
||||
|
|
|
^ “ ''р |
|
ary, |
|
||||||||||
|
'7 |
l2 + |
|
712; |
/;i = |
jj.s |
|_ о |
|
I |
m2 = |
s/ii + |
'71 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
yW—d«; |
|
|
|
|
|
|
||
s — параметр преобразования |
|
Лапласа'по времени /; |
т]— парамет |
|||||||||||||
ры t преобразования |
|
Фурье |
соответственно |
|
по |
координатам х и у |
||||||||||
ч*„ — изображение |
по |
Фурье |
начального |
возмущения поверхности |
||||||||||||
?о (я, У)\ |
Рог , ^ох' |
F°0y |
^ov> Р 0у |
F0z |
— изображения |
по Лапласу |
||||||||||
и Фурье функции |
|
0. |
|
|
У, г, 0. Foy{x, г/. z. 0. |
|||||||||||
|
Poi(x, |
у, |
|
|
||||||||||||
|
Роу{х, |
У, 0 . Рж(х, У- |
0 . Foz(x, У, г, t). |
|||||||||||||
a |
1 |
|
f |
Гsh П (г + |
d) |
sh in (z -\- d) "1 |
, |
|||||||||
= - — |
J |
[ ----- |
}----------------да----- \ f { z ) d z ; |
|||||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
b = |
— |
|
j |
[ch r, (г + |
d) — ch in (г + |
d)J f (2 ) dz\ |
|||||||||
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f ( * ) |
- = |
^ |
|
' • I - |
|
|
|
f 0 , - |
': ^ o . v + |
' V S |
, ; |
Полученное решение можно использовать не только для анализа рельефографпческнх устройств, по и в ряде других случаев. Его мож но применить, например, при исследовании гравитационных и капил лярных волн на поверхности вязкого и упруговязкого слоев конечной к бесконечной толщины для морских, геофизических п селенофизиче ских [Л. 69] задач и др.
П Р И Л О Ж Е Н И Е 5
П рим ер получения расчетных ф орм ул для t,(x, у, t)
Точное уравнение свободной поверхности при £o(.v, у ) ф 0 полу чим из (П4-1), положив в нем объемные и поверхностные силы рав ными нулю:
оо
К(х, у, t) = ^ - ^ ^ K * 0R>(r, () е~‘ {lx+r,y)dldfi, |
(П5-1) |
— СО |
|
152