高斯定理是一條反映靜電場規律的普遍定理,在進一步研究電學時,這條定理很重要。在這裏,我們隻應用它來計算某些對稱帶電體所激發的電場中的場強,在這些情況中,它比應用電場強度疊加原理來計算場強要方便得多。下麵舉例說明高斯定理的這種應用。 (1)在電場強度已知時,求出任意區域內的電荷 (2)當電荷分布具有某種特殊對稱性時,用高斯定理求出該種電荷係統的電場分布 |
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例1:求均勻帶正電球體內外的電場分布,設球體帶電量為q,半徑為R。 |
應用電通量的定義和高斯定理聯立求解。(解略) |
討論:在球麵外(r>R),點P的場強為: |
方向沿半徑指向球外(如q<0,則沿半徑指向球內)。
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在球麵內(r<R),點P的場強為: |
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綜上所述,可得如下結論:均勻帶電球麵外的場強,與將球麵上電荷全部集中於中心的點電荷所激發的場強一樣;球麵內任一點的場強則為零。均勻帶電球麵的場強分布,可用其大小E與距離r的關係曲線來表示。這條曲線E-r 在r=R 處是間斷的,即場強大小E的分布在該處是不連續的。 |
例2:均勻帶正電無限長細棒的場強.其線電荷密度為 . |
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場強的大小為: |
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例3:均勻帶正電的無限大平麵薄板的場強。 |