内容正文:
电通量
从图可以看出,通过面元dS的电通量和通过投影面dS⊥的电通量是一样的。因此通过dS的电通量为
上式可以写为
de=E dS⊥=Edscos
ds
ds
电通量
通过电场中某一面的电场线数称为通过该面的电通量。用e表示。
对于一个任意的曲面,通过的电通量为
通过一个封闭曲面S的电通量可表示为
S
对于闭合曲面,规定由内向外的方向为各处面元法向的正方向。
由de=E dS⊥=Edscos 知
当电场线从面内穿出时, de 为正;
当电场线由面外穿入时, de 为负。
因此,式中表示的通过整个封闭曲面的电通量e , 就等于穿出与穿入该封闭曲面的电场线的代数和(净通量)。
解:
(1)
(2)
例:在均匀电场中,
通过平面
的电通量是多少?
的投影是多少?
在垂直于 的平面上
求均匀电场中一半球面的电通量。
课堂练习
在真空中的任意静电场中,通过任一闭合曲面S的电通量e ,等于该闭合曲面所包围的电荷电量的代数和除以0 而与闭合曲面外的电荷无关。
高斯定理的引出
(1)场源电荷为点电荷且在闭合曲面内
r
+
q
与球面半径无关,即以点电荷q为中心的任一球面,不论半径大小如何,通过球面的电通量都相等。
讨论:
c、若封闭面不是球面,积分值不变。
电量为q的正电荷有q/0条电场线由它发出伸向无穷远
电量为q的负电荷有q/0条电场线终止于它
+ q
b、若q不位于球面中心,积分值不变。
(2) 场源电荷为点电荷,但在闭合曲面外。
+
q
因为有几条电场线进面内必然有同样数目的电场线从面内出来。
(3) 场源电荷为点电荷系(或电荷连续分布的带电体),
高斯面为任意闭合曲面
b . 对连续带电体,高斯定理为
表明电场线从正电荷发出,穿出闭合曲面,
所以正电荷是静电场的源头。
静电场是有源场
表明有电场线穿入闭合曲面而终止于负电荷,
所以负电荷是静电场的尾。
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