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5-3-1電場(chǎng)線(電場(chǎng)的圖示法)規(guī)定電場(chǎng)線和電通量1.
在電場(chǎng)中畫(huà)一組曲線,曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)方向一致,這一組曲線稱為電場(chǎng)線(E線)
§5-3
高斯定理及應(yīng)用電場(chǎng)線特性1.始于正電荷,止于負(fù)電荷(或來(lái)自無(wú)窮遠(yuǎn),去向無(wú)窮遠(yuǎn)).2.電場(chǎng)線不相交.3.靜電場(chǎng)電場(chǎng)線不閉合.4.
電場(chǎng)線密集處電場(chǎng)強(qiáng),電場(chǎng)線稀疏處電場(chǎng)弱.
非均勻電場(chǎng)強(qiáng)度電通量電通量通式
閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量表示閉合曲面
例7
如圖所示,有一個(gè)三棱柱體放置在電場(chǎng)強(qiáng)度的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.求通過(guò)此三棱柱體的電場(chǎng)強(qiáng)度通量.解高斯(Gauss)(1777—1855)Gauss是德國(guó)著名數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家、大地測(cè)量學(xué)家。他有數(shù)學(xué)王子的美譽(yù),并被譽(yù)為歷史上最偉大的數(shù)學(xué)家之一,和阿基米德、牛頓、歐拉同享盛名?!?-3-3高斯定理高斯定律閉合曲面內(nèi)外電荷共同激發(fā)閉合曲面內(nèi)的電荷1)高斯面上的電場(chǎng)強(qiáng)度為所有內(nèi)外電荷的總電場(chǎng)強(qiáng)度.2)僅高斯面內(nèi)的電荷對(duì)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量有貢獻(xiàn).3)高斯面為封閉曲面.5)靜電場(chǎng)是有源場(chǎng).4)穿進(jìn)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為負(fù),穿出為正.總結(jié)
在點(diǎn)電荷和的靜電場(chǎng)中,做如下的三個(gè)閉合面求通過(guò)各閉合面的電通量.討論
將從移到點(diǎn),電場(chǎng)強(qiáng)度是否變化?穿過(guò)高斯面的有否變化?*1.已知一高斯面所包圍的體積內(nèi)電荷代數(shù)和∑q=0則可肯定:
(A)高斯面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)均為零.
(B)穿過(guò)高斯面上每一面元的電場(chǎng)強(qiáng)度通量均為零.
(C)穿過(guò)整個(gè)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為零.
(D)以上說(shuō)法都不對(duì).答案C隨堂小議2.一點(diǎn)電荷,放在球形高斯面的中心處.下列哪一種情況,通過(guò)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量發(fā)生變化:
(A)將另一點(diǎn)電荷放在高斯面外.
(B)將另一點(diǎn)電荷放進(jìn)高斯面內(nèi).
(C)將球心處的點(diǎn)電荷移開(kāi),但仍在高斯面內(nèi).
(D)將高斯面半徑縮?。鸢窧答案D3.關(guān)于高斯定律的理解有下面幾種說(shuō)法,其中正確的是:
(A)如果高斯面上處處為零,則該面內(nèi)必?zé)o電荷.
(B)如果高斯面內(nèi)無(wú)電荷,則高斯面上處處為零.
(C)如果高斯面上處處不為零,則高斯面內(nèi)必有電荷.(D)如果高斯面內(nèi)有凈電荷,則通過(guò)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量必不為零.答案D4.有一邊長(zhǎng)為a的正方形平面,在其中垂線上距中心O點(diǎn)a/2處,有一電荷為q的正點(diǎn)電荷,如圖所示,則通過(guò)該平面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量為(A)(B)(C)(D)·q5.如圖所示,一個(gè)電荷為q的點(diǎn)電荷位于立方體的A角上,則通過(guò)側(cè)面abcd的電場(chǎng)強(qiáng)度通量等于:(A)(B)(C)(D)答案C·q·q5-3-4、高斯定理的應(yīng)用(利用高斯定律求靜電場(chǎng)的分布
)
其步驟為對(duì)稱性分析;根據(jù)對(duì)稱性選擇合適的高斯面,高斯面上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等;應(yīng)用高斯定理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng).(用高斯定理求解的靜電場(chǎng)必須具有一定的對(duì)稱性)++++++++++++例8均勻帶電球殼(面)的電場(chǎng)強(qiáng)度
一半徑為,均勻帶電的薄球殼.求球殼內(nèi)外任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.解(1)++++++++++++(2)注意:r=R時(shí)電場(chǎng)E是不連續(xù)的例9均勻帶電球體的電場(chǎng)。球半徑為R,體電荷密度為。電場(chǎng)分布也應(yīng)有球?qū)ΨQ性,方向沿徑向。作同心且半徑為r的高斯面解:++++++++++++++++++++++++++rR時(shí),++++++++++++++++++++++++++(r<R)
r
R時(shí)++++++++++++++++++++++++++EOrRR均勻帶電球體的電場(chǎng)分布Er關(guān)系曲線+++++例10無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的電場(chǎng)強(qiáng)度選取閉合的柱形高斯面
無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線,單位長(zhǎng)度上的電荷,即電荷線密度為,求距直線為處的電場(chǎng)強(qiáng)度.對(duì)稱性分析:軸對(duì)稱解+++++++例11無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)強(qiáng)度
無(wú)限大均勻帶電平面,單位面積上的電荷,即電荷面密度為,求距平面為處的電場(chǎng)強(qiáng)度.選取閉合的柱形高斯面對(duì)稱性分析:
垂直平面解++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ES0ES+++++++++++++++++++
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