自测|高斯面内净电荷为零,面上电场一定为零吗?
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不一定。一个面外点电荷在面上产生非零电场,但总通量为零。高斯定理约束整体通量,不单独确定局域场。
填空、判断、简答、计算。先独立作答,再对照推导。
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不一定。一个面外点电荷在面上产生非零电场,但总通量为零。高斯定理约束整体通量,不单独确定局域场。
只能推出面内净电荷为零。面内可以有等量异号电荷,例如完全包住带内部电荷的接地屏蔽结构,外部场为零。
取
对
半径
至少做三项:量纲为 V/m;远场对局域总电量非零的分布应趋近点电荷场;在对称点应有正确方向和零分量。圆盘还应在
内表面
沿面积分区、同厚度
不是。只保证体极化电荷为零;表面
先构造
两个负像各保证一个平面上真实电荷的势被抵消,但会互相破坏另一平面的零电势条件。加入双重镜像位置的正像后,两个平面分别成对抵消。
不一定。静电场的
三组不重复的电荷对为
在全部有场区域都由同一种线性介质填充时,
电源释放的能量一部分增加场和极化储能,另一部分转为机械功。恒压下
忽略边缘效应,
从内半径
极化有历史依赖,
长
连通电路中,
令
法向串联的一维稳态中,
半径
稳恒条件只要求电荷分布不随时间变,并不要求电荷密度为零。稳定的表面或界面电荷建立静电场;电子在场中漂移,电源持续提供能量,电流可以稳恒。
按题给常数,
由
并联组为
按原参考答案所用的零电势平面解处理(无限平面、无额外外加均匀场)。两像电荷为
用
用
原题
取底部节点电势为零,顶部为
错。“带电体”不一定是点电荷。均匀带电圆环轴线上,离环中心足够近时
**原参考答案:对。**需要按本课“仅凭一个定理能否完全反推”的口径理解:库仑定律配合叠加原理可以推出高斯定理;高斯定理本身只限制散度,不足以唯一决定一般矢量场,还需无旋性与边界条件。对单点电荷再引入球对称条件,可以从高斯式恢复库仑场。因此不要把原题解释成“任何附加条件下都不能推导”。来源:样题二·2;讲义 4 第 12–13 页。
**错。**只能推出面内净电量为零。内部可以存在等量异号电荷或被导体屏蔽的电荷体系。来源:样题二·3。
**对,在连通静电区域内。**由
**对,默认壳形状、净电量、腔内总电量和外界条件不变。**内表面分布会变,外表面总电量不变,唯一性定理保证外部场不变。改变腔内总电量或外界边界时不能套此结论。来源:样题二·5。
**对。**限定在环平面内;靠近中心展开得
**对。**水是有极分子,主要通过固有偶极矩偏向电场方向产生极化,同时也有位移极化。来源:样题二·7;讲义 7 第 29–34 页。
**错。**普通带电界面只保证
**错。**一般几何中可不共线。斜置介质平板中,退极化场主要沿平板法线,而外场含切向分量,二者不严格反平行。来源:样题二·9;讲义 9 第 1–2 页。
**对。**按总储能
静电场环路积分为零,电场力做功与路径无关,所以可以定义单值电势。电势是标量,满足标量叠加,求出
按本题“只有一个孤立导体、没有外部电荷或腔内电荷”的设定,非零净电量时表面电荷不能同时有正有负。导体等势,若存在从同一导体正电区出发并终止于负电区的电场线,则沿线电势严格降低,与同一导体等势矛盾;若两类场线分别连向无穷远,同样要求同一导体电势既高于又低于无穷远电势。也可用拉普拉斯方程最大值原理说明。
**条件提醒:**若“孤立”只指不接地,但允许外部电荷或腔内电荷,导体完全可能有异号感应电荷,不能把参考答案扩大到这些情形。来源:样题三·2,参考解答第 1 页。
横轴电场
欧姆线性关系依赖电导率近似不随电场改变。强场下,载流子的定向运动不再只是很小扰动,碰撞时间、分布等可能随场改变,使
设内球电量
取
薄板近似下侧面元
设极板长
**① 场:**两区并联,同电压同厚度,
**② 电荷:**正、负极板各区域自由面密度为
③ 宏观静电能(注意术语):
**④ 外力:**取界面向右移动
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