1、 1. 电场强度通量2. 高斯定理3. 高斯定理的应用8-3 高斯定理1. 电场强度通量(1)定义:通过电场中任一给定面的电力线总数,称为通过该面的电场强度通量或电通量,用 表示。(2)电通量的计算 匀强电场中设平面 S与电场强度方向相垂直,显然通过该面的电通量为dsS电场强度通量S如果平面 S的法线与电场强度方向成 角,那么通过这一平面的电通量为若规定面矢量 ,其大小为 S,方向为其法线方向 ,则匀强电场中通过面 S的电通量为电场强度通量取更一般的曲面,此时,可将曲面分割为无限多个面元,称为 面积元矢量则电场穿过该面元的电通量为电场穿过某曲面的电通量为ds 非匀强电场中电场强度通量若曲面为闭
2、合的,则可写为 不闭合曲面: 闭合曲面:面元的法向单位矢量可有两种相反取向,电通量可正也可负;规定面元的法向单位矢量取向外为正。电场线穿出,电通量为正,反之则为负。电场强度通量说明:( 1)高斯定理 : 在真空中,静电场通过任意闭合曲面的电通量,等于面内所包围的自由电荷代数和除以真空介电常数。其数学表示为:点电荷系连续分布带电体高斯定理2. 高斯定理高斯高斯定理说明: 高斯定理表明静电场是有源场,电荷就是静电场的源。 虽然电通量只与高斯面内电荷有关,但是面上电场却与面内、面外电荷都有关。 高斯定理适用于所有电场,但只有电荷分布具有特殊对称性的电场才能很方便的计算场强。高斯定理 高斯定理和库仑定律它们都是静电场的基本定律,但两者物理含义不同,库仑定律把场强和电荷直接联系起来,而高斯定理将场强的通量和某一区域内的电荷联系在一起。库仑定律只适用于静电场,而高斯定理不但适用于静止电荷和静电场,也适用于运动电荷和迅速变化的电场。 当点电荷在球心时+q高斯定理( 2)高斯定理的验证 : 结果与球面半径无关,即是说以 q为中心的任意大小闭合球面的电通量都相等。说明:+q 任一闭合曲面 S包围点电荷作以 q为中心的球面 S,由于电力线的连续性,通过闭合曲面S和球面 S的电力线根数相等。因此通过 S和 S的电通量相等,均为 rS高斯定理 当点电荷在球心时( 2)高斯定理的验证 : S