Vereinfachen einer durch ein Dreifachintegral definierten Funktion

Gegeben die Potentialfunktion:

Φ ( A , B , C ) = v 1 ( X A ) 2 + ( j B ) 2 + ( z C ) 2 D X   D j   D z

für jeden ( A , B , C ) v Und v = { ( X , j , z ) |   R 1 X 2 + j 2 + z 2 R 2 }

Ich muss rechnen Φ ( 0 , 0 , C ) für 0 < C < R 1 und für R 2 < C .

Ich habe versucht, sphärische Koordinaten zu verwenden, aber es hilft nur beim Berechnen Φ ( 0 , 0 , 0 ) , welches ist 2 π ( R 2 2 R 1 2 )

wenn ich mich nicht irre, da das integral bei ( 0 , 0 , C ) wird

0 2 π D θ 0 π D ϕ R 1 R 2 R 2 Sünde ϕ R 2 2 C cos ϕ R + C 2 D R
und ich weiß nicht wie ich es lösen soll.

Außerdem sollte das Ergebnis sein, dass das Potenzial in der gesamten Sphäre vorhanden ist B ( ( 0 , 0 , 0 ) , R 1 ) ist konstant.

Ich denke, es gibt einen einfacheren Weg, den ich vermisse (vielleicht eine andere Art der Variablensubstitution? oder die Verwendung der zweiten Art von Linienintegral ( 0 , 0 , 0 ) ( 0 , 0 , C ) ϕ D R ? ), also ist jede Idee hilfreich.

Hast du versucht, das zu tun ϕ Integration zuerst ?

Antworten (1)

integrieren bzgl ϕ Erste:

R 2 Sünde ϕ R 2 2 C R cos ϕ + C 2   D ϕ   D R   D θ R R 2 2 C R cos ϕ + C 2 C | 0 π   D R   D θ R ( | R + C | | R C | ) C   D R   D θ

Wenn C < R 1 Dann | R + C | | R C | = 2 C über das Intervall [ R 1 , R 2 ]

Wenn C > R 2 Dann | R + C | | R C | = 2 R über das Intervall.

vielen dank, das dachte ich mir bzgl. integrieren ϕ first würde auch ein kompliziertes Integral ergeben, aber das tat es nicht und es funktionierte