自習用課題

様々な場合の2次元Laplace方程式の解について


(注:これは自習用課題なので、提出の必要はありませんし、採点もしませんので注意してください。) このテキストでは、最後の2回にわたって2次元ラプラス方程式の解を扱ってきました。 この自習用課題では、同じ方程式を異なる境界条件の下で考えます。 以下では(x,y)のとる範囲や、φ0の値はテキスト中のものと同じとしてください。


問1.実習第9回のテキストにある数値計算の方法を用いてラプラス方程式を解くことにより、 以下の三つの境界条件の場合にそれぞれ電位φを3次元プロットしてください。
[1]φ(x,0)=φ0, φ(a,y)=φ0, φ(x,b)=0, φ(0,y)=0
[2]φ(x,0)=φ0/2, φ(a,y)=φ0, φ(x,b)=φ0/2, φ(0,y)=0
[3]φ(x,0)=φ0, φ(a,y)=φ0, φ(x,b)=φ0, φ(0,y)=0

問2.上の問1の[3]の場合に、電位φを解析的に求めてください。 (ヒント:φを定数分だけシフトすれば第8回のテキストの場合とほとんど同じだと分かります。)

問3.問2で導出した解析解をプロットし、問1の数値計算の結果と比較考察してください。


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