题目
已知电场中一闭合面上的电位移的通量不等于零,则意味着该面内()A. 一定存在自由电荷B. 一定不存在自由电荷C. 一定不存在束缚电荷D. 不能确定是否存在自由电荷
已知电场中一闭合面上的电位移的通量不等于零,则意味着该面内()
A. 一定存在自由电荷
B. 一定不存在自由电荷
C. 一定不存在束缚电荷
D. 不能确定是否存在自由电荷
题目解答
答案
A. 一定存在自由电荷
解析
本题考查电位移通量与自由电荷的关系,核心在于理解高斯定律在电位移形式中的应用。关键点在于:
- 电位移的通量仅与闭合面内的自由电荷相关,与束缚电荷无关;
- 根据高斯定律,电位移通量 $\Phi_D = Q_{\text{free}}$,若通量不为零,则面内必存在自由电荷。
根据电位移的高斯定律:
$\Phi_D = \oint \mathbf{D} \cdot d\mathbf{A} = Q_{\text{free}}$
其中 $Q_{\text{free}}$ 是闭合面内的自由电荷总量。若题目中 $\Phi_D \neq 0$,则 $Q_{\text{free}} \neq 0$,说明面内一定存在自由电荷。
选项分析:
- A正确:通量不为零直接对应存在自由电荷;
- B错误:若不存在自由电荷,通量必为零,与题意矛盾;
- C错误:电位移通量与束缚电荷无关;
- D错误:通量已给出非零,可直接确定自由电荷存在。