镜像电荷

研究感应电场分布时引入的等效电荷
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镜像电荷（英文名：image charge[2]），是指研究导体（或半导体）的感应电荷电场分布时引入的等效电荷，该等效电荷与源电荷的关系和镜像与物体的关系类似。[8][9]
19世纪中期，英国物理学家开尔文（William Thomson,Lord Kelvin）提出固体的电传导理论，并在静电中引入镜像法和电力线的概念，而镜像法中则引入了镜像电荷的相关概念。[5][10]
镜像电荷法有效性的基础是唯一性定理的推论，该定理指出，当整个区域的电荷密度和所有边界上的电势值都已指定时，体积V内的电势是唯一确定的。将此推论应用于高斯定律的微分形式表明，在被导体包围且包含指定电荷密度ρ的体积V中，只要给出每个导体上的总电荷，电场就是唯一确定的。如果已知电势或电场，并且了解相应的边界条件，可以将所考虑的电荷分布替换为一个更易于分析的形式，只要它满足研究区域的泊松方程并在边界处取正确的值。[11][12][13]镜像法可用于求解静电场边值问题，其基本原理是在保持边界条件不变的情况下将其移去，在待求场域外部放置一些等效的镜像电荷，从而将求解有边界的边值问题转换为求解无边界的问题。[10]

简史

1729年，英国物理学家格雷（Stephen Gray）发现了电传导现象，而法国科学家杜菲（Charles Francis de Cisternay Du Fay）进一步提出，所有物体都可以通过摩擦带电。他认为存在两种不同的带电形式，不同在于同种电相互排斥，异种电相互吸引。[3]1745年，荷兰莱顿大学的教授穆欣布罗克（P. van Musschenbroek）他提出了“将电荷用水包围起来，使其与大气隔绝，然后不断地向物体输送电荷，就可以在物体内部积聚电荷”的设想。为验证自己的想法，他制作了一个被称为“莱顿瓶”的装置进行实验。[3][14]