Interaction of Two Charged Dielectric Spheres with a Point Charge

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

We consider the problem of interaction of three charged particles, the size of one of which can be disregarded. The equations for the expansion coefficients of the electric field potential are derived using the method of expansion in spherical harmonics. Expressions are obtained for the Cartesian components of the interaction force and the torque due to this force. It is shown that in spite of the axial symmetry breaking after the addition of the third particle, if the free charge is distributed uniformly over the surface of a spherical particle, all vector components of the torque acting on this particle are equal to zero. By separating the contributions from image charges in explicit form, we have derived the expressions for the surface charge density and the force of interaction of the particles. The conditions for the emergence of attraction between similarly charged spherical particles depending on the position of the point particle are investigated.

Авторлар туралы

M. Rodin

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University); State Scientific Center of the Russian Federation “Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research”; Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: fav@triniti.ru
141701, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia; 108840, Troitsk, Moscow, Russia; 125412, Moscow, Russia

A. Filippov

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: fav@triniti.ru

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University); State Scientific Center of the Russian Federation “Troitsk Institute for Innovation and Fusion Research”;  Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

141701, Dolgoprudny, Moscow oblast, Russia; 125412, Moscow, Russia; 125412, Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. A.A. Sickafoose, J. E. Colwell, M. Horanyi, and S. Robertson, Phys.Rev.Let. 84, 6034 (2000).
  2. J.D. Sartor, J.Geophys.Res. 65, 1953 (1960).
  3. H.T. Ochs and R.R. Czys, Nature 327, 606 (1987).
  4. E.B. Lindgren, B. Stamm, H.-K. Chan et al., Icarus 291, 245 (2017).
  5. А.В. Филиппов, И.Н. Дербенев,ЖЭТФ 150, 1262 (2016).
  6. J.Q. Feng, Phys.Rev.E 62, 2891 (2000).
  7. M.H. Davis, Q. J.Mech.Appl.Math. 17, 499 (1964).
  8. J. Lekner, Proc.Roy. Soc.A 468, 2829 (2012).
  9. А. В. Филиппов, ЖЭТФ 136, 601 (2009).
  10. A.V. Filippov, Contrib.Plasma Phys. 49, 433 (2009).
  11. E. Bichoutskaia, A. L. Boatwright, A. Khachatourian, and A. J. Stace, J.Chem.Phys. 133, 024105 (2010).
  12. V. Jadhao, Z. Yao, C.K. Thomas, and M.O. De La Cruz, Phys.Rev.E 91, 032305 (2015).
  13. I. N. Derbenev, A. V. Filippov, A. J. Stace, and E. Besley, J.Chem.Phys. 152, 024121 (2020).
  14. В. Р. Муниров, А.В. Филиппов, ЖЭТФ 142, 594 (2012).
  15. A. Khachatourian, H.-K. Chan, A. J. Stace, and E. Bichoutskaia, J.Chem. Phys. 140, 074107 (2014).
  16. В. Р. Муниров, А.В. Филиппов, ЖЭТФ 144, 931 (2013).
  17. B.A. Tinsley, Rep. Prog. Phys. 71, 066801 (2008).
  18. В. В. Батыгин, И.Н. Топтыгин, Сборник задач по электродинамике, Наука, Москва (1970).
  19. В. Смайт, Электростатика и электродинамика, Изд-во иностр. лит., Москва (1954)
  20. W.R. Smythe, Static and Dynamic Electricity, McGraw-Hill, New York -Toronto - London, 2-nd edition (1950).
  21. J.D. Love, Q. J.Mech.Appl.Math. 28, 449 (1975).
  22. Y. Nakajima and T. Sato, J. Electrost. 45, 213 (1999).
  23. E. B. Lindgren, H.-K. Chan, A. J. Stace, and E. Besley, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 5883 (2016).
  24. E. B. Lindgren, A. J. Stace, E. Polack, Y. Maday, B. Stamm, and E. Besley, J. Comp. Phys. 371, 712 (2018).
  25. M. Hassan and B. Stamm, ESAIM: Mathematical Modelling and Numerical Analysis 55, S65 (2021).
  26. B. Bramas, M. Hassan, and B. Stamm, ESAIM: Mathematical Modelling and Numerical Analysis 55, S625 (2021).
  27. E. В. Гобсон, Теория сферических и эллипсоидальных функций, Изд-во иностр. лит., Москва (1952)
  28. E.W. Hobson, The Theory of Spherical and Ellipsoidal Harmonics, University Press, Cambridge (1931).
  29. Э.Т. Уиттекер, Д.Н. Ватсон, Курс современного анализа, ч. 2, Трансцендентные функции, Физматгиз, Москва (1963).
  30. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика, т.VIII, Электродинамика сплошных сред, Наука, Москва (1982)
  31. L. D. Landau, E. M. Lifshitz, and L. P. Pitaevskii, Electrodynamics of Continuous Media, Vol. 8, Pergamon Press, Oxford (1984).
  32. N. Sato, AIP Conf. Proc. 799, 97 (2005).
  33. S. I. Krasheninnikov, Phys.Plasmas 13, 114502 (2006).
  34. S. I. Krasheninnikov, V. I. Shevchenko, and P.K. Shukla, Phys. Lett.A 361, 133 (2007).
  35. V.Y. Karasev, E. S.Dzlieva, A. I.Eikhval'd, M.A.Ermolenko, M. S. Golubev, and A.Y. Ivanov, Phys. Rev.E 79, 026406 (2009).
  36. S. I. Krasheninnikov, R.D. Smirnov, and D. L. Rudakov, Plasma Phys.Control. Fusion 53, 083001 (2011).
  37. Е. С. Дзлиева, В. Ю. Карасев, О. Ф. Петров, ЖЭТФ 14, 189 (2012).
  38. V.Y. Karasev, E. S. Dzlieva, S. I. Pavlov, L.A. Novikov, and I.C. Mashek, Technical Phys. 64, 42 (2019).
  39. L. Simons and A. Long, Phys.Plasmas 28, 093702 (2021).
  40. S. Ratynskaia, A. Bortolon, and S. I. Krasheninnikov, Rev.Mod. Plasma Phys. 6, 1 (2022).
  41. M. E. Rose, Elementary Theory of Angular Momentum, John Wiley & Sons, New York (1957).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».