# Weekly Report 2.3
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# Electrostatic Boundary-Value Problems
## Cartesian Coordinate System

同樣的透過分離變數法

然後寫出 Laplace Equation

然後假設他可以做分離

接下來就分成四個 CASE:
:::spoiler k 都等於 0 (3linear)

:::
:::spoiler 一個 k 等於 0 (1linear、1sincos、1sinhcosh)


:::
:::spoiler 兩實一虛 (2sincos、1sinhcosh)

這個情況下才會滿足


其中裡面的 k_z 是這樣來的 (只要記得是平方和開根號就行)

:::
:::spoiler 一實兩虛 (1sincos、2sinhcosh)
長相可以參考 兩實一虛 (2sincos、1sinhcosh),但是記得微調

:::
:::danger
透過對照整理來記憶
:::
## Cylindrical Coordinate
:::spoiler 解題順序

然後就可以得到

:::
## <補充> Bessel Function
:::spoiler J 的特性

:::
:::spoiler N & Y 的特性

:::
# Laplace’s Equations in Cylindrical Coordinates
## Potential Functions without z-dependence
### An infinitely long cylinder: a system with potential independent of z
這是一個特殊情況
因為

所以

原先看起來是 Bessel Function 的,變成不是了

所以

:::danger
記後面的這兩個
:::
### A Coaxial Capacitor

我們可以透過 Laplace 再來做他一次
 
:::spoiler 自己盲寫一次

:::
### A cylindrical surface at a with potential distribution in free space

:::info
透過把cos換掉的方式,可以幫助我們在後面的時候可以用"比較係數"來得到我們要的東西

:::

:::spoiler 過程
 
:::
:::danger
要注意的是 C 和 D = 0 的原因
:::

## Potential Functions with z-dependence
:::danger
要小心他和前面 with independence 的不同之處 (晚一點讀完再整理出來)
:::
:::spoiler 同樣透過變數分離法,寫出三個式子



:::


:::spoiler I 的特性

:::
:::spoiler K 的特性

:::
:::spoiler 過程和之前類似,故省略


:::

# Electrostatic Boundary-Value Problems
:::danger
此講義之內容考試高機率出現,課本裡面未必有,請務必詳讀
:::
## Method of Images

:::spoiler The method of images: A Charge over a Grounded Plane

透過庫侖定律可以得到


:::
A Charge over a Grounded Conducting Plane 的詳細過程看影片
:::warning
當我們擺放 image 的時候要注意是要擺在 問題空間的對面
:::
前提是
1. 我們寫出來的 solution V 必須要滿足 Laplace 或是 Possion's Equation
2. 檢查我們寫出來的 Potential 有沒有符合原來的邊界條件

:::spoiler Potential

:::
:::spoiler Electric Field

:::

:::spoiler Surface Charge Density

:::
:::spoiler Total Charge on the Conducting Surface

:::
## A Line Charge or Parallel Conducting Cylinder above a Grounded Conducting Plane
透過高斯定律可以快速寫出電場

:::spoiler 電場

:::
:::spoiler 電位
 
換成

:::

柱狀面,截面是個圓

:::spoiler PF

:::spoiler 另解

:::
Equipotential and electric field for two parallel line charges

Determination of axial location and radius of the equipotential surface for two parallel line charges
1. 
2. 
3. 
4. 

Equipotential of a cylindrical conductor by a grounded plane




:::spoiler Equivalent problems x4
1. Two lines with opposite line charge densities, separated by 2b
2. One line charge by a grounded plane by b
3. One charged cylinder by a grounded plane
4. Two parallel wires, separated by D, with equal but opposite charge, and with the same or different radii
:::
# Capacitance of two charged wires

經過  就可以推導出

## two identical wires with opposite line charges
:::danger
這幾個很相像的公式,建議可以進行比較,方便記憶且加深印象
多看就會有印象
:::



## Off-center parallel conducting wires


特殊通式

:::danger
這裡的重點是如何得到這些公式,不要去死記,因為我根本也記不住
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## A point charge by a grounded spherical conductor


:::info
剩餘球的部分留在 Weekly Report 2.4 在整理
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# 心得
這整段就是過去學過的工數內容的應用,相對沒有新鮮感,這個禮拜的 loading 相當重阿,大部分都是數學的推導,有些推導過程有類似的部分,考試前強烈建議自己重新推推看,而且可以把類似的部分拿出來做比較,透過對照找出不同之處可以讓我們對於該部分的印象特別加深。這段雖然數學偏重看似困難,但是實質上如果我們把過程看熟,知道怎麼來了之後,只記得她的結果的話,那麼就沒有想像中那麼難,寫題目也不需要這樣推,所以應該會比較簡單吧...嗎