Теорема на Гаус: Разлика между версии

Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
Addbot (беседа | приноси)
м Робот: Преместване на 46 междуезикови препратки към Уикиданни, в d:q173356.
м замяна с n-тире; козметични промени
Ред 24:
:<math>\oint_S \vec{E} \cdot \mathrm{d}\vec{S} = {\int_V \frac{\rho}{\varepsilon_o} dV}</math>
 
Прилагайки [[Теорема на Гаус-Остроградски|Теоремата на Гаус-Остроградски]], стигаме до локалната форма на закона:
 
:<math>\nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_o}</math>
 
== Поле, създавано от безкрайна равнина ==
[[КартинкаФайл:Gausstheor.png|thumbмини|250px|leftляво|]]
Теоремата на Гаус е мощен инструмент за изчисляване на големината на електричните полета, създавани от много големи, притежаващи определена симетрия, разпределения от заряди (които могат да се разглеждат като безкрайни).
 
Нека да изчислим електричното поле, създавано от безкрайна равнина, характеризираща се с площна плътност на зарядите &sigma;σ (сивата равнина на картинката отляво). Първо, отбелязваме, че поради симетрията на равнината, линиите на електричното поле са перпендикулярни на равнината. Взимаме за [[повърхност на Гаус]] (затворената повърхност, върху която ще интегрираме) цилиндър, перпендикулярен на повърхността, чиято основа има площ <math>\Delta S</math>. Да разгледаме общия поток '''&Phi;Φ''' на електричното поле през цилиндъра.
 
:<math>\Phi = \oint_S \vec{E} \cdot \mathrm{d}\vec{S}</math>
 
Общият поток през цилиндъра е равен на алгебричната сума на потоците през двете основи (съответно '''&Phi;Φ'''<sub>1</sub> и '''&Phi;Φ'''<sub>2</sub> за лявата и дясната основа) и стената на цилиндъра ('''&Phi;Φ'''<sub>3</sub>):
 
:<math>\Phi = \Phi_1 + \Phi_2 + \Phi_3</math>.
 
'''&Phi;Φ'''<sub>3</sub>, потокът на електричното поле през стената на цилиндъра, е очевидно нулев, понеже стената е успоредна на линиите на полето. Потокът на през лявата стена е, очевидно, равен по големина на потока през дясната стена. Или:
 
:<math>\Phi = 2\Phi_1</math>.
Ред 48:
:<math>\Phi_1 = \vec{E} \oint_S \mathrm{d}{S} = \vec{E} \cdot \Delta S \,\,\,\, (1)</math>
 
При постоянна повърхностна плътност '''&sigma;σ''':
 
:<math> \Phi = {\int_V \frac{\rho}{\varepsilon_o} dV} = \frac{\sigma}{\varepsilon_o} {\int_{S} dS} = \frac{\sigma}{\varepsilon_o} \cdot \Delta S\,\,\,\, (2)</math>
Ред 61:
== Фарадеев кафез ==
 
От теоремата на Гаус следва, че електричното поле във вътрешността на куха повърхност е нулево, понеже потокът на това поле е нулев, а той е пропорционален на алгебричната сума на зарядите във вътрешността на повърхността.
 
== Източници ==
* Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1983. 463 с., ил. и более поздние издания
* Галанов, П., Сборник от задачи по физика, Наука и изкуство, 1972