01.(简)电磁学 第一章 真空中的静电场(2003) - 图文(5)

2019-03-22 09:51

(2) q—点电荷, S S?—任意闭合曲面

q S? ? (包围q) ?S? E?dS = ?S E?dS = q/?0 高斯定理成立。

S? 电场线 ? q (3) q—点电荷, S?—任意闭合曲面 电场线 (不包围q) 进出S ?的电力线的条数相等,净通量为 零,

?S? E?dS = 0 高斯定理成立。 (4) q1、q2、q3—点电荷组

E1、E2、E3— q1、q2、q3分别在场中某 点产生的场强

S?—任意闭合曲面(q1、q2在面内,

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q3在面外) ? E?dS = ? E?dS + ? E?dS + ? E?dS S?S?1S?2S?3

= (q1/?0) + (q2/?0) + 0

= ?q内/?0 高斯定理成立。

推论:对任意连续电荷分布亦正确。

思考: p

S

(1) q1、q2在S内, ? S

·

q3在S外, ? ? ?

q1、q2 q3

·高斯面上任一点p

的场强和哪些电荷有关? · ??S E?dS 和哪些电荷有关? · ?S E?dS 和哪些电荷有关?

(2)“如S上各点E = 0,则 ?S E?dS = 0 ” “如 ?S E?dS = 0 ,则S上各点E = 0”

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此话对否?举例说明之。

S S ? ? ?

q

+q -q

练习:请用高斯定理证明,电场线在没有电 荷的地方不会中断。

3.几点讨论

(1)高斯定理和库仑定律的关系 ·高斯定理是由库仑定律导出来的。 ·高斯定理反映了库仑定律的平方反比关系 F ? 1/r2

如库仑定律无此关系则得不到高斯定理。

(2)库仑定律和高斯定理适用范围不同 库仑定律只适用于静电场,而高斯定理除适用于静止电荷和静电场外,还适用于运

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动电荷和迅速变化的电磁场。

(3)高斯定理对静电场的描述是不完备的 ·高斯定理是静电场的两个基本定理之一 (另一个是环路定理)。

·两个定理各自反映静电场性质的一个侧 面。二者结合,才能完整地描述静电场(没 有一定的对称性就不能只靠高斯定理求场强分布)。

·高斯定理对静电场的描述是不完备的。

三、用高斯定理求电场分布

·高斯定理的应用:分析静电场问题; 求静电场的分布。 ·求电场分布的步骤: (1)对称性分析; (2)选合适的高斯面;

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(3)用高斯定理计算 。

[例1]求半径为R带电量为Q的均匀带电球 面的电场分布。 解:先求球面外的场强

(1)对称性分析:根据带电体的对称性定性分 析待求场强的大小和方向的特点。 S Q dq

p dE? r R E o · d E

dq? · p? E?

···p点E的方向特点:

带电体有球对称性,在其上对称地取两个 点电荷 dq、dq?

dq ?dE , dq??dE? 由dE 、dE ?,其合场强沿r向,

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