电位移矢量及其高斯定理

时间:2023-03-10作者:佚名
一、介质中的高斯定理
  1、数学表达式

  有介质存在时,高斯定理仍然成立。但在计算高斯面内包围的电荷时,应包括自由电荷电位移矢量及其高斯定理和极化电荷电位移矢量及其高斯定理,即
电位移矢量及其高斯定理

而
电位移矢量及其高斯定理

两式整理后,得
电位移矢量及其高斯定理

如果定义一点的电位移矢量电位移矢量及其高斯定理为

电位移矢量及其高斯定理

则有
电位移矢量及其高斯定理

上式称为有介质存在时的高斯定理。因为电位移矢量及其高斯定理是电位移矢量的通量,所以它可以表述为:通过任一闭合曲面的电位移通量,等于包围在该闭合面内自由电荷的代数和。

2、关于定理的几点说明
  (1)有介质存在时的高斯定理是更普遍的规律,它概括了真空中的高斯定理。
  (2)在电位移矢量及其高斯定理的高斯定理中,电位移矢量及其高斯定理和电位移矢量及其高斯定理不直接出现,在电荷和介质分布具有一定对称性的情况下,可以由自由电荷电位移矢量及其高斯定理的分布,求出电位移矢量及其高斯定理的分布。
  (3)高斯面上任一点的电位移矢量及其高斯定理是由空间总的自由电荷的分布决定,不能认为只与面内自由电荷有关。

二、电位移矢量   
  1、物理意义

  电位移矢量及其高斯定理是复合量,它既描述电场,同时也描述介质极化。引进电位移矢量及其高斯定理的目的是为了使有介质存在时高斯定理的形式简化。

  2、电位移矢量及其高斯定理与电位移矢量及其高斯定理的关系

  因为电位移矢量及其高斯定理,
所以

电位移矢量及其高斯定理

而 电位移矢量及其高斯定理,所以

电位移矢量及其高斯定理

三、应用举例
  半径为电位移矢量及其高斯定理的金属球,电荷为电位移矢量及其高斯定理 ,放在均匀无限大介质中,介质的介电常数为电位移矢量及其高斯定理 。 求介质中的电场强度。

解:在金属球外的介质中取一点电位移矢量及其高斯定理,电位移矢量及其高斯定理距球心的距离为电位移矢量及其高斯定理。以电位移矢量及其高斯定理为球心、电位移矢量及其高斯定理为半径作一同心球面为高斯面,则由介质中的高斯定理,得

电位移矢量及其高斯定理

电位移矢量
电位移矢量及其高斯定理

电位移矢量及其高斯定理

介质中的场强为

电位移矢量及其高斯定理

若金属球放在真空中,则场强为

电位移矢量及其高斯定理

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