电位移矢量及其高斯定理
一、介质中的高斯定理
1、数学表达式
有介质存在时,高斯定理依然树立。但在核算高斯面内围住的电荷时,应包含安闲电荷和极化电荷,即
而
两式拾掇后,得
假定界说一点的电位移矢量为
则有
上式称为有介质存在时的高斯定理。由于是电位移矢量的通量,所以它能够表述为:经过任一闭合曲面的电位移通量,等于围住在该闭合面内安闲电荷的代数和。
2、关于定理的几点阐明
(1)有介质存在时的高斯定理是更广泛的规则,它归纳了真空中的高斯定理。
(2)在的高斯定理中,和不直接呈现,在电荷和介质散布具有必定对称性的状况下,能够由安闲电荷的散布,求出的散布。
(3)高斯面就任一点的是由空间总的安闲电荷的散布决议,不能以为只与面内安闲电荷有关。
1、物理含义
是复合量,它既描绘电场,一同也描绘介质极化。引进的意图是为了使有介质存在时高斯定理的办法简化。
2、与的联络
由于,所以
而 ,所以
三、运用举例
半径为的金属球,电荷为 ,放在均匀无限大介质中,介质的介电常数为 。 求介质中的电场强度。
解:在金属球外的介质中取一点,距球心的间隔为。以为球心、为半径作一同心球面为高斯面,则由介质中的高斯定理,得 电位移矢量 |
介质中的场强为
若金属球放在真空中,则场强为
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