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Теорема Гаусса для электрического поля

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11

E -

, -

, -

, :

1) ,

-

; 2) (1.7 )

E ,

; 3)

(1.8) ,

.

1.3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

a

, . a ,

 

 

 

 

 

 

 

 

a a dS

a dS.

 

 

 

 

adS adS cos -

 

 

 

 

 

 

 

 

a dS :

dS dS n ,

n - (| n |=1)

dS ( . 1.11; . n

: ,

, dS , ). -

dS ,

 

 

 

 

 

 

a S, . a

adS . -

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

adS an dS ,

, adS adS cos adS

adS cos an

n

 

 

a

 

 

, :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an a cos an

 

 

 

 

 

a an dS .

 

 

 

 

S

 

 

 

 

E -

S ( .1.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E EdS E dS cos En dS

,

(1.9)

 

S

S

S

 

 

12

 

 

 

E

n ; En

E

( ) dS,

dS — .

(1.9) ,

, -

S . -

dS ( ,

 

 

). ( = const), -

S ( = const) ( . 1.13),

E E dS cos E cos dS E S cos .

S

S

. -

Q

, , -

r, Q. -

 

 

 

 

 

( . 1.14). E -

 

E

En dS EdS cos . (1.10)

 

S

S

 

 

 

 

 

 

E

 

0

( =0

0

, cos =1) -

n 0

 

(1.10) :

E E dS cos 00

E dS. (1.11)

 

S

 

 

S

E -

, -

Q r -

(1.7):

13

E

Q

4 0 r 2

Q , (1.7) ,

E

(1.11) , .

E E dS E S ,

 

 

(1.12)

 

S

 

 

 

 

 

 

 

S=4 r2 .

 

 

(1.13)

(1.2) (1.7) (1.13) :

 

 

Q

 

 

4 r2

Q

.

(1.14)

4 0 r2

 

E

 

0

 

(1.10) (1.14) :

 

En dS

Q

.

 

 

(1.15)

 

 

 

S

 

0

 

 

 

 

, (1.15) -

(

) , . -

(1.15)

 

N

 

E En dS

Qi

 

i 1

.

. (1.16)

 

S

0

 

(1-16) - : -

-

-

-

, 0 .

, S,

. 1.15,

:

 

Q

| Q |

 

E dS

3

2

 

.

 

0

 

 

 

14

: -

-

E . -

(1.16) (1.7) (1.8).

1.4

1.4.1

, -

( . , -

), ( )

-

.

, -

- , :

 

 

 

dQ

 

,

(1.17)

dS

 

 

 

 

dQ — , dS. -

[ ] = 2.

-

( . 1.16 ; 1.16 – 1.16 );

: >0.

,

, . , -

, -

, E

. ,

15

( E1 E2 E ). -

, , S,

.

(1.16) E :

E EdS cos

Qi

.

(1.18)

0

S

 

 

S S

. (1.18) . 1.16

(1.19):

E dS cos

 

E dS cos 900 2

E dS cos 00 2E dS 2ES ,

S

S

S

 

E — .

, ,

, -

( ). (1.17):

Qi S ,

(1.20)

(1.18) (1.19) (1.20)

2E S

 

S

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

E

 

 

 

.

(1.21)

2 0

 

 

 

 

. 1.16

(1.21). , -

(1.21) ,

. , (1.21) -

, E .

(1.21)

-

.

. 1.17 -

,

-

16

.

1.4.2

-

+ - ( . 1.18), . | + | = |- | = .

, (1.21).

, ,

(1.8).

( . 1.18),

E E E . 2 0 2 0 0

.

E

 

.

(1.22)

 

 

0

 

, , -

, -

:

E E E 0.

2 0 2 0

 

 

.

=0.

(1.23)

, -

. -

, . ( . 1.9.).

(1.22, 1.23)

,

17

( , ).

-

.

1.4.3

-

( ), -

- -

,

 

dQ

,

(1.24)

 

d

dQ — , , d . [ ]= .

R, -

( . 1.20 ; . 1.20 – 1.20 ; . 1.20 -

« » 1.20 ).

, -

, -

,

r .

r h, (

; . 1.20).

E dS cos

Qi

,

(1.25)

0

S

 

 

18

-

:

E dS cos

E dS cos 0o 2 E dS cos 90o

 

S

S

S

 

E

dS E S

E 2 r h, ,

(1.26)

S

 

 

 

S = 2 rh

r R , ,

(1.24) :

Qi h ,

(1.27)

— .

(1.25) (1.26) (1.27) :

E 2 r h h ,

 

 

0

 

E

 

| r R .

(1.28)

2 0 r

r < R

, Qi 0 , :

0 r R

.

(1.29)

 

 

 

, -

, -

. 1.21). -

.

1.4.4

,

R . , -

E ,

r ( r ) .

. 1.22 .

-

r>R ( . 1.22).

r:

19

E dS cos 0 E ds E S E 4 r 2 ,

(1.30)

S

S

 

S =4 r2 – . r>R -

r Q R,

 

Qi Q, (1.25) -

 

 

(1.30) :

 

 

 

 

 

 

E 4 r 2

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

E

 

Q

 

 

| r R

,

(1.31)

 

 

 

4 0 r

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r<R :

 

 

 

 

 

Qi 0.

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E dS 0

0

r R.

.

(1.32)

S

(1.31) (1.7) ,

Q,

, .

1.5 .

, -

Q1; Q2 1 2 ( . 1.23). Q2 , -

(1.3):

F

Q1Q2

,

(1.33)

4 0 r 2

r – .

.

, , -

Q1, Q2

 

(1.34)

dA Fd Fd cos

d - Q2. (1.34) (1.33)

: