题目
静电场的环路定理数学表示式为_______________ . 该式的物理意义是_________________ .该定理表明,静电场是________________场.
静电场的环路定理数学表示式为_______________ . 该式的物理意义是_________________ .该定理表明,静电场是
________________场.
题目解答
答案
直接写出答案为:
(1)静电场的环路定理数学表示式为
(2)该式的物理意义是在静电场中,沿任意闭合路径的电场线积分等于零。
(3)该定理表明,静电场是保守场。
解析
静电场的环路定理是电动力学中的重要基本定理,其核心考查点在于:
- 数学表达式:需准确写出闭合路径上电场强度的线积分形式;
- 物理意义:理解电场力做功的路径无关性;
- 场的性质:通过环路积分结果判断静电场的特性。
破题关键:
- 数学表达式需注意积分路径闭合、向量点积符号;
- 物理意义需强调“静电场中电场力做功与路径无关”;
- 场的性质需联系“保守场”的定义(环路积分零等价于保守场)。
(1)数学表达式
静电场的环路定理数学形式为:
$\oint \overrightarrow{E} \cdot d\overrightarrow{l} = 0$
关键点:
- 积分符号为闭合路径积分 $\oint$;
- 被积函数为电场强度 $\overrightarrow{E}$ 与位移元 $d\overrightarrow{l}$ 的点积。
(2)物理意义
该式表明:
在静电场中,沿任意闭合路径移动电荷时,电场力所做的总功为零。
等价表述:
电场力做功仅与初末位置相关,与路径无关,因此电场是保守力场。
(3)场的性质
由环路积分结果为零,可直接推导出静电场是保守场。
补充说明:
保守场的特征包括:
- 环路积分恒为零;
- 可引入标量电势能描述电场性质。