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文檔簡介

高斯定理

高斯定理1.定理:任何靜電場中通過場中任意閉合曲面的電通量Φe

,等于在該閉合面內(nèi)包圍的電量之代數(shù)和乘以

.2.注意:1)式中各量的意義:閉合曲面S稱高斯面,ds為S上的面元,E為ds上的場強,∑qi為S面內(nèi)包圍的電荷的代數(shù)和;利用高斯定理重解上題,結(jié)果如何?不妨用點電荷驗證下!2)高斯定理說明靜電場是有源場,正電荷是靜電場的源,負電荷是靜電場的尾;若作的是一任意的高斯面呢?若高斯面內(nèi)包圍兩個正的電荷q1和q2呢?若高斯面內(nèi)不包圍電荷呢?r3)通量φe是由S面內(nèi)包圍的電荷決定的,但S面上各點的E卻是由所有在場電荷共同決定的;4)∑qi=0僅指S面內(nèi)E的通量為零,而S上各點的E未必為零;5)高斯定理適用于任何靜電場,但只有對稱形狀的場才能應(yīng)用其求出E.四.高斯定理的應(yīng)用1.求通量nEθ1)一半徑為R的半球面放在勻強電場中如圖所示,求通過半球面的電通量.2)一電量為q的點電荷放在立方體的中心,求通過立方體各面的電通量?2.求場強方法:1)由電荷分布的對稱性分析形成場的對稱性;(球?qū)ΨQ、面對稱、軸對稱)2)適當(dāng)選取高斯面 使其通過所求的點,高斯面上的E大小相等;且E的方向//(或⊥)dS的法線方向;3)計算高斯面內(nèi)包圍的∑qi,根據(jù)高斯定理求出E.q若將該電荷放在立方體的一個頂點上,則通過與其非共面的各面電通量分別是多少?這樣做的目的:使左邊積分號中的E能提出積分號,從而最終可以得到E的表達式。例

求半徑為R的均勻帶電球殼的電場強度.解:由于電荷均勻分布,電場強度也將成球面對稱,電場強度方向均沿矢徑.球殼內(nèi)部:作高斯面S1,根據(jù)高斯定理球殼外部:作高斯面S2,根據(jù)高斯定理RQS2S1r電場線特性1)始于正電荷,止于負電荷(或來自無窮遠,去向無窮遠).2)

電場線不相交.3)

靜電場電場線不閉合.1.定義:通過電場中某一個面的電場線條數(shù)叫做通過這個面的電場強度通量,簡稱為電通量.2.計算:1)勻強場ⅱ)E與截面成θ角ⅰ)E與截面垂直

為封閉曲面2)非勻強電場,且S是任意曲面.注意:對于封閉曲面,統(tǒng)一規(guī)定指向閉合曲面外為正。

閉合曲面的電場強度通量2)對于封閉曲面,規(guī)定外法線方向為正;3.注意:1)φe是標(biāo)量,只有正負;

例1

如圖所示,有一個三棱柱體放置在電場

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