高斯定律是什麼意思
高斯定律(Gauss' law):在靜電場中,穿過任一封閉曲面的電場強度通量只與封閉曲面內的電荷的代數和有關,且等於封閉曲面的電荷的代數和除以真空中的電容率。
該定律表明在閉合曲面內的電荷分佈與產生的電場之間的關係。靜電場中通過任意閉合曲面(稱高斯面)S 的電通量等於該閉合面內全部電荷的代數和除以真空中的電容率,與面外的電荷無關。
物理定律
由於磁力線總是閉合曲線,因此任何一條進入一個閉合曲面的磁力線必定會從曲面內部出來,否則這條磁力線就不會閉合起來了。如果對於一個閉合曲面,定義向外為正法線的指向,則進入曲面的磁通量為負,出來的磁通量為正,那麼就可以得到通過一個閉合曲面的總磁通量為0。這個規律類似於電場中的高斯定理,因此也稱為高斯定理。
與靜電場中的高斯定理相比較,兩者有着本質上的區別。在靜電場中,由於自然界中存在着獨立的電荷,所以電場線有起點和終點,只要閉合面內有淨餘的正(或負)電荷,穿過閉合面的電通量就不等於零,即靜電場是有源場;而在磁場中,由於自然界中沒有單獨的磁極存在,N極和S極是不能分離的,磁感線都是無頭無尾的閉合線,所以通過任何閉合面的磁通量必等於零。
特別要強調兩點: 1.關於電場線的方向的規定:電場線上每一點的切線方向就是該點電場的方向。2.關於電場線的疏密的規定:電場線在某處的疏密要反映電場強度的大小,即在電場中通過某一點的電場線的數密度與該點電場強度的大小呈正相關, 即: E= dN/ds,其中ds是在電場中的某一點取一個通過該點的且與電場線垂直的微分面,dN就是穿過該面ds的電場線的根數。
高斯定理源於庫侖定律,依賴於場強疊加原理,只有當電場線密度等於場強大小時場線通量才能與場強通量等同,並統一遵從高斯定理。高斯面上的實際場強是其內外所有電荷產生的場強疊加而成的合場強。但利用高斯面所求得的場強則僅僅是分析高斯面上場強分佈時所涉及的電荷在高斯面上產生的合場強,而不包含未涉及的電荷所產生的場強。
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