
一个带电体周围的一个封闭区域,区域表面积,高斯面一定是一个闭合曲面。
大学物理中的高斯面的选择最常见的有3种情况:
1、球形带电体选球面。
2、圆柱形带电体选圆柱面。
3、无限大平面或平板带电体选柱面(可以是圆柱,但侧面和平板垂直,底面和平板平行)。
考虑一个
点电荷
q的
电场
中,有一闭合
曲面
S,在S上取
一面
元dS,设r是该
电荷
到面元的距离,n是面元的
外法线
单位
矢量
,则通过该面元的
电通量
就可以求得
高等数学中的高斯面
用于解决复杂的重积分的
由于高斯面是封闭曲面,可以把一个完整的曲面
二重积分
转化成一个
三重积分
,简化了计算~
原则上任意封闭曲面都可以选做高斯面,高斯定理都满足。如果要用高斯定理来求电场,那只能根据电荷分布的对称性,选择特殊的高斯面
高斯面的选取要选择高级空间对称的面。并且所选择的面上场强大小相等。在积分时容易提出去,还有面积要好算的。多记几个模型解题就够用的了。如球带电体选同心球面。圆柱带电体选择同心圆柱面。平面带电体选垂直平面的长方体。
高斯定理是从库仑定律直接导出的,它完全依赖于电荷间作用力的平方反比律。把高斯定理应用于处在静电平衡条件下的金属导体,就得到导体内部无净电荷的结论,因而测定导体内部是否有净电荷是检验库仑定律的重要方法。

扩展资料:
高斯定理源于库仑定律,依赖于场强叠加原理,只有当电场线密度等于场强大小时场线通量才能与场强通量等同,并统一遵从高斯定理。高斯面上的实际场强是其内外所有电荷产生的场强叠加而成的合场强。但利用高斯面所求得的场强则仅仅是分析高斯面上。
场强分布时所涉及的电荷在高斯面上产生的合场强,而不包含未涉及的电荷所产生的场强。特别要强调两点:
1、关于电场线的方向的规定:电场线上每一点的切线方向就是该点电场的方向。
2、关于电场线的疏密的规定,电场线在某处的疏密要反映电场强度的大小,即在电场中通过某一点的电场线的数密度与该点电场强度的大小呈正相关。
是一个重要的积分公式
高斯公式又叫高斯定理:
矢量穿过任意闭合曲面的通量等于矢量的散度对闭合面所包围的体积的积分
它给出了闭曲面积分和相应体积分的积分变换关系,是矢量分析中的重要恒等式。是研究场的重要公式之一。
公式为:
∮F.dS=∫△.Fdv
注:△--应为倒三角(由于输入的关系,打成正立三角形了)即是哈密顿算符
F、S为矢量
高斯公式又叫高斯定理(或散度定理):
矢量穿过任意闭合曲面的通量等于矢量的散度对闭合面所包围的体积的积分
它给出了闭曲面积分和相应体积分的积分变换关系,是矢量分析中的重要恒等式。是研究场的重要公式之一。
公式为:
∮F.dS=∫△.Fdv
注:△--应为倒三角(由于符号输入的关系,打成正立三角形)即是哈密顿算符
F、S为矢量
高斯定理在物理学研究方面,应用非常广泛。
如:电场E为电荷q(原点处)在真空中产生的静电场,求原点外M(x,y,z)处的散度divE(M).
解:div(qR/(4πr^3)=0
R/r--为r的单位矢量,
本例说明静电场E是无源场。
应用高斯定理(或散度定理)求静电场或非静电场非常方便。特别是求静电场中的场强,在普通物理学中常用,这里就再举二例。
现在用高斯公式推导普通物理中的高斯定理,
设S内有一点电荷Q其电场过面积元dS的通量为
E·dS=Ecosθds
=Q/(4πε0r^2)*
cosθds
θ为(ds^r)
ε0----真空中的
介电常数
显然cosθds为面元投影到以r为半径的球面的面积,在球体内,面元dS对电荷Q所张的立体角为dΩ=
cosθds/r^2
故
E·ds=
Q/(4πε0)dΩ
因此,E对闭合曲面S的通量为∮E·dS=Q/(4πε0)
∮dΩ=Q/ε0
--baidu
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