معادلة بواسون

معادلة بواسون (بالإنكليزية: ‎) معادلة تفاضلية جزئية من الدرجة الثانية دعيت بهذا الإسم تيمنا بالعالم الفيزيائي الفرنسي سيميون بواسون الذي اكتشف تطبيقها في الجاذبية الكونية والكهرباء الساكنة بالمعادلة المعروفة كذلك باسمه معادلة بواسون بولتزمان والتي تضبط العلاقة بين الجهد الكهربائي وتوزيع الشحنة الكهربائية. وعموما فأن لها تطبيقات في نظرية الكمون .

الصياغة الرياضية

تصاغ معادلة بواسون رياضيات حسب التالي:

$\mathrm{\Delta }\phi =f$

حيث :$f$ دالة حقيقية (ليست متجه) و:$\phi$ هي المطلوب إيجادها وهي بدورها مقدار سلمي فيما تمثل $\mathrm{\Delta }$ رمز المؤثر التفاضلي لابلاسيان. وتفكك المعادلة في الإحداثيات الديكارتية ثلاثية الأبعاد على النحو التالي:

$(\frac{{\partial }^2\phi }{\partial x^2}+\frac{{\partial }^2\phi }{\partial y^2}+\frac{{\partial }^2\phi }{\partial z^2})=f(x,y,z).$

وحينما تكون الدالة :$f=0$. تسمى المعادلة حينئذ معادلة لابلاس.

في الكهرباء الساكنة

طالع أيضاً: معادلة بواسون بولتزمان

حسب قانون جاوس (أحد معادلات ماكسويل) فإن:

$\mathrm{\nabla }\cdot \mathbf{D}=\rho$    (١)

$\mathrm{\nabla }\cdot$ هو مؤثر التباعد.

$\mathbf{D}$تمثل الإزاحة الكهربائية.

$\rho$ كثافة الشحنات الحرة.

وبما أن:

$\mathbf{D}=\epsilon \mathbf{E}$   (٢)

${ϵ}_0$ سماحية الوسط.

$\mathbf{E}$ المجال الكهربائي.

وبما أنه لكل مجال كهروسكوني (حسب معادلات ماكسويل للمجالات الكهربائية الساكنة):

$\mathrm{\nabla }\times \mathbf{E}=0$

$\mathrm{\nabla }\times$ يمثل مؤثر التكور.

فإنه يمكن كتابة المجال الكهربائي حسب التالي (انظر تفكيك هلمهولتز للمتجهات) :

$\mathbf{E}=-\mathrm{\nabla }V$   (٣)

حيث $V$ تمثل الكمون الكهربائي.

$\mathrm{\nabla }$ هو مؤثر التدرج.

فإنه بتطبيق مؤثر التباعد على المعادلة (٣) ثم التعويض عن الطرف الأيسر فيها بالمعادلة (١) و(٢) ينتج ما يلي.

$\mathrm{\nabla }\cdot \mathrm{\nabla }V={\mathrm{\nabla }}^{2}V=\mathrm{\Delta }V=-\frac{\rho }{{ϵ}_0}.$

وهذه المعادلة هي على هيئة معادلة بواسون.

ca:Equació de Poisson cs:Poissonova rovnice de:Poisson-Gleichung el:Εξίσωση Πουασόν Poisson's equation]] es:Ecuación de Poisson et:Poissoni võrrand fr:Équation de Poisson he:משוואת פואסון it:Equazione di Poisson ja:ポアソン方程式 ko:푸아송 방정식 nl:Poissonvergelijking pl:Równanie różniczkowe Poissona pt:Equação de Poisson ru:Уравнение Пуассона sl:Poissonova enačba sv:Poissons ekvation tr:Poisson denklemi uk:Рівняння Пуассона zh:泊松方程