无限长均匀带电圆柱面的电场强度用高斯定理怎么求

如题所述

    无限长均匀带电圆柱面的内部的电场强度为零,外部的电场强度强度计算如下图,可以取圆柱状的高斯面,只有侧面有电通量,代入高斯定律可得电场强度。

    高斯定理,静电场的基本方程之一,它给出了电场强度在任意封闭曲面上的面积分和包围在封闭曲面内的总电量之间的关系。

    矢量分析的重要定理之一。穿过一封闭曲面的电通量与封闭曲面所包围的电荷量成正比。换一种说法:电场强度在一封闭曲面上的面积分与封闭曲面所包围的电荷量成正比由于磁力线总是闭合曲线,因此任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来,否则这条磁力线就不会闭合起来了。

    如果对于一个闭合曲面,定义向外为正法线的指向,则进入曲面的磁通量为负,出来的磁通量为正,那么就可以得到通过一个闭合曲面的总磁通量为0。这个规律类似于电场中的高斯定理,因此也称为高斯定理。

    它表示,电场强度对任意封闭曲面的通量只取决于该封闭曲面内电荷的代数和,与曲面内电荷的分布情况无关,与封闭曲面外的电荷亦无关。在真空的情况下,Σq是包围在封闭曲面内的自由电荷的代数和。当存在介质时,Σq应理解为包围在封闭曲面内的自由电荷和极化电荷的总和。

    高斯定理反映了静电场是有源场这一特性。凡是有正电荷的地方,必有电力线发出;凡是有负电荷的地方,必有电力线会聚。正电荷是电力线的源头,负电荷是电力线的尾闾

    高斯定理是从库仑定律直接导出的,它完全依赖于电荷间作用力的二次方反比律。把高斯定理应用于处在静电平衡条件下的金属导体,就得到导体内部无净电荷的结论,因而测定导体内部是否有净电荷是检验库仑定律的重要方法。

    对于某些对称分布的电场,如均匀带电球的电场,无限大均匀带电面的电场以及无限长均匀带电圆柱的电场,可直接用高斯定理计算它们的电场强度。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  推荐于2017-12-15

无限长均匀带电圆柱面的内部的电场强度为零,外部的电场强度强度计算如下图,可以取圆柱状的高斯面,只有侧面有电通量,代入高斯定律可得电场强度。


本回答被网友采纳
第2个回答  2023-07-15
要使用高斯定理来求解无限长均匀带电圆柱面的电场强度,首先需要确定一个合适的高斯面。在这种情况下,选择一个与圆柱面同轴的高斯柱面将会更方便。

根据高斯定理,通过高斯面的电通量等于高斯面内的电荷总量除以电介质常数(ε₀)。在这种情况下,高斯面内没有电荷,因为整个电荷都位于圆柱面上。

由于圆柱面是均匀带电的,我们可以计算整个圆柱面上的电荷总量。假设圆柱面的半径为R,线电荷密度为λ,则圆柱面上的电荷总量为Q = λ * 周长 = λ * 2πR。

然后,计算高斯柱面的侧面积S。由于高斯柱面是无限长的,电场在侧面上是垂直于面积的,因此电场与侧面积的夹角为90度,即电通量为0。

最后,根据高斯定理,电通量Φ等于电场强度E乘以高斯柱面的底面积S₀,即Φ = E * S₀。由于电通量Φ为0,我们可以得出结论,E * S₀ = 0,因此电场强度E等于0。

因此,通过高斯定理可以得出结论,无限长均匀带电圆柱面的电场强度为0。本回答被提问者采纳
第3个回答  2020-06-19

注意,无限长均匀带电圆柱面与无限长均匀带电直线结果不同,应该加以区分

第4个回答  2019-12-23
无限长均匀带电圆柱面的内部的电场强度为零,外部的电场强度强度计算如下图,可以取圆柱状的高斯面,只有侧面有电通量,代入高斯定律可得电场强度。
相似回答