静电场高斯定理如何推导?

如题所述

真空中静电场的高斯定理的数学表达式:E(x,y,z)=(1/4πε)*∫(ρ/|r-r'|)*dV'。

拓展知识

静电场,指的是观察者与电荷量不随时间发生变化的电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质,其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用,库仑定律描述了这个力。

性质

根据静电场的高斯定理:静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,故静电场是有源场。从安培环路定理来说它是一个无旋场。根据环量定理,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.

根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,即F=(k·q1q2)/r2;,其中q1、q2为两电荷的电荷量(不计正负性)、k为静电力常量,约为9.0e+09(N·m2)/(C2;),r为两电荷中心点连线的距离。

注意,点电荷是不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。是实际带电体的理想化模型。当带电体的距离比它们的大小大得多时,带电体的形状和大小可以忽略不计的点电荷。

静电感应

一个带电的物体靠近另一个导体时,两个导体的电荷分布发生明显的变化,物理学中把这种现象叫做静电感应。如果电场中存在导体,在电场力的作用下出现静电感应现象,使原来中和的正、负电荷分离,出现在导体表面上。这些电荷称为感应电荷。总的电场是感应电荷与自由电荷共同作用结果。

达到平衡时,导体内部的场强处处为零,导体是一个等势体,导体表面是等势面,感应电荷都分布在导体外表面,导体表面的电场方向处处与导体表面垂直。静电感应现象有一些应用,但也可能造成危害。

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