首頁 現(xiàn)實

數(shù)學心

第二百六十六章 高斯定律(微積分、電磁學)

數(shù)學心 蔡澤禹 112 2020-09-08 08:50:56

  隨著電磁學的興起,高斯也開始對電磁的本質問題來了興趣。

  電磁的本質是什么,或者要先考慮電子的本質是什么?

  高斯說:“一個電子,它會產(chǎn)生電場,向球形一樣由內而外,但又不像球形一樣,那是向外到無窮遠的地方?!?p>  狄利克雷說:“但是一個帶點的導體,如果形狀不過于復雜的話,也會近似于一個電子的情況?!?p>  高斯說:“導體的左右只不過是增加了電子的數(shù)目而已。”

  狄利克雷說:“那測量一個導體的電力,該如何去測量呢?”

  高斯說:“要在外面攔截一下,吧攔截到的電場強度測量出來,就可以測量電力。而攔截的形狀需要包住整個導體,包圍的那部分通過的電場就可以反推出導體中的電量?!?p>  狄利克雷說:“如果包圍的中心再加一個電子,那包圍的電磁場也可以反應出來多了那個電子嗎?”

  高斯點點頭說:“當然了,只要包圍的電子都在包圍圈里面?!?p>  狄利克雷說:“包圍圈只要包住電子就可以,那包圍圈的大小和形狀不需要考慮嗎?”

  高斯想了想說:“不需要,根本不需要?!?p>  狄利克雷說:“大一點難道還有那么強的電場力嗎?是不是就變弱了?;蛘吒笠恍┌鼑脑?,甚至會消失。”

  高斯大聲說:“糊涂了你,一點都不會減弱,電場的力量還是一樣的。就算是到了無窮大,包圍起來電場的總和,還是那個導體上的一堆電子導致的?!?p>  狄利克雷細細想想,覺得也是這么回事。

  這就是高斯定律:在靜電場中,穿過任一封閉曲面的電場強度通量只與封閉曲面內的電荷的代數(shù)和有關,且等于封閉曲面的電荷的代數(shù)和除以真空中的電容率。

  該定律表明在閉合曲面內的電荷分布與產(chǎn)生的電場之間的關系。靜電場中通過任意閉合曲面(稱高斯面)S 的電通量等于該閉合面內全部電荷的代數(shù)和除以真空中的電容率,與面外的電荷無關。

  高斯定理也稱為高斯通量理論,或稱作散度定理、高斯散度定理、高斯-奧斯特羅格拉德斯基公式、奧氏定理或高-奧公式(通常情況的高斯定理都是指該定理,也有其它同名定理)。

  在靜電學中,表明在閉合曲面內的電荷之和與產(chǎn)生的電場在該閉合曲面上的電通量積分之間的關系。高斯定律表明在閉合曲面內的電荷分布與產(chǎn)生的電場之間的關系。高斯定律在靜電場情況下類比于應用在磁場學的安培定律,而二者都被集中在麥克斯韋方程組中。因為數(shù)學上的相似性,高斯定律也可以應用于其它由平方反比律決定的物理量,例如引力或者輻照度。

  高斯面是高斯定理中的任一閉合曲面,指真空中的任何靜電場中,穿過任一閉合曲面的電通量,在數(shù)值上等于該閉合曲面內包圍的電量的代數(shù)和乘以1/ε。

按 “鍵盤左鍵←” 返回上一章  按 “鍵盤右鍵→” 進入下一章  按 “空格鍵” 向下滾動
目錄
目錄
設置
設置
書架
加入書架
書頁
返回書頁
指南