如何计算电通量(calculate electric flux)

必须找到通过开放或封闭表面的电通量对物理学生来说是一个巨大的挑战。本教程旨在提供在三种不同情况下寻找电通量的最简明的见解,同时提供必要的核心思想。计算的难度取决于你的物理经验;然而,只有对电磁物理学及其核心概念的基本理解是必要的。...

方法1方法1/3:通过a区域表面的焊剂

  1. 现在知道电通量的公式。通过表面a的电通量等于电场与面积矢量E和a的点积。两个矢量的点积等于它们各自大小乘以它们之间夹角的余弦的乘积。
  2. Image titled Calculate Electric Flux Step 1
  3. 2确定电场矢量的大小和方向。在这种类型的大多数情况下,问题中已经给出了它。
  4. Image titled Calculate Electric Flux Step 2
  5. 3确定表面积向量A的大小和方向。注意,表面积向量始终垂直于表面并向外。
  6. Image titled Calculate Electric Flux Step 3
  7. 4将表面积向量的大小乘以电场向量的大小和它们之间夹角的余弦。两个矢量之间的夹角乘以电场矢量的余弦等于垂直于表面积矢量的电场分量。
  8. Image titled Calculate Electric Flux Step 4
  9. 5包括适当的单元。电通量是牛顿每库仑(E)和米平方的乘积。合适的电通量单位是牛顿米每库仑的平方。
  10. Image titled Calculate Electric Flux Step 5

方法2方法2/3:使用e场和表面积,通过带有电荷q的封闭表面

  1. 1了解通过封闭表面的电通量公式。通过封闭电荷q的封闭表面的净电通量是电场和瞬时表面积矢量之间的点积的积分。瞬时表面积的积分就是表面积向量。高斯表面外一定距离处的电场在该特定距离处是恒定的。
  2. Image titled Calculate Electric Flux Step 6
  3. 2在电荷周围画一个假想的高斯表面。选择一个最适合它的尺寸。实心球体或球壳装药Q需要使用球体,而线或杆装药需要使用圆柱体。电荷分布均匀的实心球或空心球壳可以被视为所有电荷都集中在中心(点电荷),因此高斯曲面的半径将是球体的半径加上离球体曲面的距离。
  4. Image titled Calculate Electric Flux Step 7
  5. 3确定高斯曲面的表面积。常用的公式是4pi r平方和pi r平方。
  6. Image titled Calculate Electric Flux Step 8
  7. 4测定穿过高斯表面的电场。
  8. Image titled Calculate Electric Flux Step 9
  9. 5将表面积向量的大小乘以电场向量的大小和它们之间夹角的余弦。在适当的高斯曲面下,电场和表面积矢量几乎总是平行的。
  10. Image titled Calculate Electric Flux Step 10
  11. 6.不要忘记为电通量添加合适的单位。
  12. Image titled Calculate Electric Flux Step 11

方法3方法3/3:使用q和ε0,通过带有电荷q的封闭表面的通量

  1. 1现在电场和面积矢量的点积也等于封闭电荷除以介电常数。介电常数ε0等于8.85E-12。
  2. Image titled Calculate Electric Flux Step 12
  3. 2找到高斯曲面包围的总电荷q。如果给定电荷密度,可以用密度乘以电荷分布的维数来求解封闭电荷(见上述公式)。请注意,Q总电荷与高斯表面所包含的总电荷相同。
  4. Image titled Calculate Electric Flux Step 13
  5. 3将总封闭电荷除以ε0。
  6. Image titled Calculate Electric Flux Step 14
  7. 4确保添加正确的单位。
  8. Image titled Calculate Electric Flux Step 15
  • 如果你的问题是要求在电场通量公式中找到一个变量,比如电场,你可以同时使用电场通量公式和封闭电荷公式来解决它。
  • 发表于 2022-05-18 08:03
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  • 分类:教育

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