高斯定理所关联的知识点

bdqnwqk1年前基础11

1.初一数学中所讲的高斯定理

高斯定理 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 与静电场中的高斯定理相比较,两者有着本质上的区别。在静电场中,由于自然界中存在着独立的电荷,所以电场线有起点和终点,只要闭合面内有净余的正(或负)电荷,穿过闭合面的电通量就不等于零,即静电场是有源场;而在磁场中,由于自然界中没有单独的磁极存在,N极和S极是不能分离的,磁感线都是无头无尾的闭合线,所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。 电场E (矢量)通过任一闭曲面的通量,即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包围的总电荷量。公式表达: ∫(E·da) = 4π*S(ρdv) 高斯定理:穿过一封闭曲面的电力线总数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。 高斯求和:对于等差数列a1,a2,a3。an,Sn=a1+a2+a3+。+an=(a1+an)*n/2 高斯定理2 定理:凡有理整方程f(x)=0必至少有一个根。 推论:一元n次方程 f(x)=a_0x^n+a_1x^(n-1)+……+a_(n-1)x+a_n=0 必有n个根,且只有n个根(包括虚根和重根)。

2.高斯定理的内容是什么

高斯定理1 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。

与静电场中的高斯定理相比较,两者有着本质上的区别。在静电场中,由于自然界中存在着独立的电荷,所以电场线有起点和终点,只要闭合面内有净余的正(或负)电荷,穿过闭合面的电通量就不等于零,即静电场是有源场;而在磁场中,由于自然界中没有单独的磁极存在,N极和S极是不能分离的,磁感线都是无头无尾的闭合线,所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。

3.高斯定律的内容

高斯定律(Gauss' law)是电磁学里的重要定理。高斯定律表明,穿过闭表面的电通量与闭曲面内电荷之间的关系,是卡尔·高斯在1835年提出的,但直到1867年才发布。高斯定律在静电场情况下类比于应用在磁场学的安培定律,而二者都被集中在麦克斯韦方程组中。因为数学上的相似性,高斯定律也可以应用于其它由反平方定律决定的物理量,例如引力或者辐射强度。

应用主条目:高斯曲面

给予空间的某个区域内,任意位置的电场。原则上,应用高斯定律,可以很容易地计算出电荷的分布。只要积分电场于任意区域的表面,再乘以真空电容率,就可以得到那区域内的电荷数量。

但是,更常遇到的是逆反问题。给予电荷的分布,求算在某位置的电场。这问题比较难解析。虽然知道穿过某一个闭曲面的电通量,这资料仍旧不足以解析。高斯定律(Gauss' law)是电磁学里的重要定理。高斯定律表明,穿过闭表面的电通量与闭曲面内电荷之间的关系,是卡尔·高斯在1835年提出的,但直到1867年才发布。高斯定律在静电场情况下类比于应用在磁场学的安培定律,而二者都被集中在麦克斯韦方程组中。因为数学上的相似性,高斯定律也可以应用于其它由反平方定律决定的物理量,例如引力或者辐射强度。

应用主条目:高斯曲面

给予空间的某个区域内,任意位置的电场。原则上,应用高斯定律,可以很容易地计算出电荷的分布。只要积分电场于任意区域的表面,再乘以真空电容率,就可以得到那区域内的电荷数量。

但是,更常遇到的是逆反问题。给予电荷的分布,求算在某位置的电场。这问题比较难解析。虽然知道穿过某一个闭曲面的电通量,这资料仍旧不足以解析问题。在闭曲面任意位置的电场可能会是非常的复杂。

假若,问题本身显示出某种对称性,促使在闭曲面位置的电场大小变得均匀。那么,就可以借着这均匀性来计算电场。像圆柱对称、平面对称、球对称等等,这些空间的对称性,都能帮助高斯定律来解析问题。

4.有关 高斯定理

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

与静电场中的高斯定理相比较,两者有着本质上的区别。在静电场中,由于自然界中存在着独立的电荷,所以电场线有起点和终点,只要闭合面内有净余的正(或负)电荷,穿过闭合面的电通量就不等于零,即静电场是有源场;而在磁场中,由于自然界中没有单独的磁极存在,N极和S极是不能分离的,磁感线都是无头无尾的闭合线,所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。

电场 E (矢量)通过任一闭曲面的通量,即对该曲面的积分等于4π乘以该曲面所包围的总电荷量。公式表达:

∫(E·da) = 4π*S(ρdv)

高斯定理:穿过一封闭曲面的电力线总数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。

高斯求和:对于等差数列a1,a2,a3。an,Sn=a1+a2+a3+。+an=(a1+an)*n/2

例题:一个不带电的空心金属球,在球内放一点电荷q,当点电荷在球内空间移动时,只要点电荷不和容器壁接触,则有( )

A.球外各点电场不变,球内各点电场变化

B.球外各点电场变化,球内各点电场不变

C.球内外各点电场均不变

D.球内外各点电场均变化

解析:假设这个点电荷是正的,那么球壳内表面肯定感应了负电荷,外表面肯定感应了正电荷.球壳内部的电场线肯定是指向点电荷的,所以当它移动时电场要变.假设球壳有一定厚度,取球壳中的一个球面作为高斯面(包括内表面,但不包括外表面),因为球壳静电平衡,内部无电场,所以没有电场线穿过这个取的球面,根据高斯定律,所取球面内净电荷量为0,即感应的负电荷量为q,从而外表面的正电荷量也为q,而球壳外部的电场都是由感应的正电荷产生的(而且因为点电荷与感应负电荷在内表面外全抵消,所以正感应电荷始终均匀分布),所以球壳外的电场是不变的。选A。

5.高斯定理和库仑定律什么关系

库伦定律是实验规律,高斯定理是较为普遍的物理规律。

库仑定律的常见表述是:真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上,同名电荷相斥,异名电荷相吸。[1-2] 该定律由法国物理学家库仑于1785年在《电力定律》一论文中提出。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律,是电磁学和电磁场理论的基本定律之一。

高斯定律(Gauss' law)表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。

静电场中通过任意闭合曲面(称高斯面)S 的电通量等于该闭合面内全部电荷的代数,与面外的电荷无关。

高斯定理所关联的知识点

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