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物理:电场强度通量-大学物理

时间:2023-10-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:通过电场中任一曲面的电场线条数称为通过该曲面的电场强度通量,用符号Φe表示,单位为N·m2·C-1。下面分别讨论通过匀强电场和非匀强电场中各种曲面的电场强度通量。于是通过整个闭合曲面的电场强度通量为式中“”表示对整个闭合曲面S进行积分。图6—7通过闭合曲面的电场强度通量

物理:电场强度通量-大学物理

通过电场中任一曲面的电场线条数称为通过该曲面的电场强度通量,用符号Φe表示,单位为N·m2·C-1。下面分别讨论通过匀强电场和非匀强电场中各种曲面的电场强度通量。

1.通过匀强电场中任意平面的电场强度通量

如图6—5(a)所示,若平面S垂直于匀强的电场线,即该面法线方向的单位矢量en与电场强度方向一致,则通过该平面的电场强度通量为

若平面S与匀强电场的电场强度方向不垂直,如图6—5(b)所示,平面S法线方向的单位矢量en与电场强度方向有夹角θ,则通过该平面的电场强度通量为

Φe=EScosθ=E·S

图6—5 匀强电场中的电场强度通量

2.通过非匀强电场中任意非闭合曲面的电场强度通量

如图6—6所示,我们可以把曲面分成无限多个面积元dS,每个面积元dS都可看成一个小平面,而且在面积元dS上电场强度E可以看成相等。设该面积元法线方向的单位矢量en与电场强度E的夹角为θ,则通过面积元dS的电场强度通量为

式中,

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图6—6 非匀强电场中的电场强度通量

所以通过曲面S的电场强度通量Φe就等于通过曲面S上所有面积元的电场强度通量的总和,即

式中的“∫s”表示对整个曲面S进行积分。

3.通过非匀强电场中任意闭合曲面的电场强度通量

对于如图6—7所示的闭合曲面,它的法线方向有内、外两种取向。一般规定从内向外的指向为法线方向的正向。这样,当电场线从闭合曲面穿出时,面积元法线方向的单位矢量en与电场强度E的夹角0<90°,通过面元的dΦe>0为正。当电场线穿入闭合曲面时,面积元法线方向的单位矢量en与电场强度E的夹角θ>90°,通过面元的dΦe<0为负。当电场线与闭合曲面相切时,θ<90°,通过面元的dΦe=0。

于是通过整个闭合曲面的电场强度通量为

式中“”表示对整个闭合曲面S进行积分。

图6—7 通过闭合曲面的电场强度通量

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