高斯定理作业解答要点.ppt

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1、10.10设匀强电场的电场强度E与半径为R的半球面的对称轴平行，求通过此半球面的电通量。REv解题思路：方法1：由电场强度通量的定义，对半球面S求积分方法2：或作半径为R的平面与半球面S一起可构成闭合曲面，由于闭合面内无电荷，由高斯定理解：电场线在无电荷处不中断，通过该半球面的电通量与通过圆面的电通量一样，由电场强度通量的定义，对半球面S求积分REv10.15设半径为R的球体内，电荷分布是对称的，电荷体密度为，其中k为一常量，试用高斯定理求电场强度与r的函数关系。rR解题思路：本题主要是考察对高斯定理的运用。高斯定理给出了哪几个物理量的关

2、系呢？电通量电荷量通过任一闭合曲面的电通量闭合曲面－高斯面闭合曲面上的电场强度SErr该曲面内所包围的所有电荷量的代数和在利用高斯定理计算场强时，对要计算的电场强度和高斯面有什么要求呢？2.高斯面要经过所研究的场点。1.要求电场强度的分布具有某种对称性，如球对称，轴对称或面对称3.高斯面应选取规则形状(通常是平面或圆柱面或球面）。4.高斯面上各点的法向与场强的关系可以选择为：场强方向与法线方向一致，或高斯面上某一部分各点的场强方向与高斯面法线方向垂直本题中带电球体的电荷分布是对称的，如果选取以球心到球内一点P之间的距离r为半径作一球面为高

3、斯面，则高斯面上的场强大小相等，方向均沿径矢方向，具有球对称性，可以用高斯定理求解。本题的难点在于球体内的电荷密度不是均匀的，而是从球心到球面成线性增长的。如何计算高斯面内电荷的总量是个难点。对此需要运用微积分的方法来求解。rR解：由于电荷分布具有球对称性，因此在带电球体的电场中任意点的电场强度的方向均沿径矢方向，且在以O为球心的同一球面上各点场强的大小相等。（1）球体内部的电场强度与r的关系如图所示，以球心到球内任一点P[之间的距离r（r<=R）]为半径作一球面为高斯面，则该高斯面所包围的电荷量为rRdrPordrPo通过高斯面的电通量

4、为根据高斯定理有于是球内电场强度与r的函数关系为即球体内任一点的电场强度的大小为方向沿径矢方向rRdrPo（1）球体外部的电场强度与r的关系如图所示，以球心到球外任一点P[之间的距离r（r>R）]为半径作一球面为高斯面，则该高斯面所包围的电荷量为rRdrPorRdrPo通过高斯面的电通量为根据高斯定理有于是球外电场强度与r的函数关系为即球体外任一点的电场强度的大小为方向沿径矢方向