泊松方程(英语:Poisson's equation)是数学中一个常见于静电学、机械工程和理论物理的偏微分方程,因法国数学家、几何学家及物理学家泊松而得名的。
泊松方程为
在这里代表的是拉普拉斯算子,而f和φ可以是在流形上的实数或复数值的方程。当流形属于欧几里得空间,而拉普拉斯算子通常表示为
,因此泊松方程通常写成
在三维直角坐标系,可以写成
如果有恒等于0,这个方程就会变成一个齐次方程,这个方程称作“拉普拉斯方程”。
泊松方程可以用格林函数来求解;如何利用格林函数来解泊松方程可以参考screened Poisson equation。现在有很多种数值解。像是relaxation method,不断回圈的代数法,就是一个例子。
静电学
在静电学很容易遇到泊松方程。对于给定的f找出φ是一个很实际的问题,因为我们经常遇到给定电荷密度然后找出电场的问题。在国际单位制(SI)中:
此代表电势(单位为伏特),
是电荷体密度(单位为库仑/立方米),而
是真空电容率(单位为法拉/米)。
如果空间中有某区域没有带电粒子,则
此方程就变成拉普拉斯方程:
高斯电荷分布的电场如果有一个三维球对称的高斯分布电荷密度 :
此处,Q代表总电荷
此泊松方程: 的解Φ(r)则为
erf(x)代表的是误差函数.