题目
有一边长为a的正方形平面,在其中垂线上距中心O点处,有一电荷为q的正点电荷,如图所示,则通过该平面的电场强度通过量为( )A. (q)/(3varepsilon_0)B. (q)/(4pi varepsilon_0)C. (q)/(3pi varepsilon_0)D. (q)/(6varepsilon_0)
有一边长为a的正方形平面,在其中垂线上距中心O点处,有一电荷为q的正点电荷,如图所示,则通过该平面的电场强度通过量为( )
A. $\frac{q}{3\varepsilon_0}$
B. $\frac{q}{4\pi \varepsilon_0}$
C. $\frac{q}{3\pi \varepsilon_0}$
D. $\frac{q}{6\varepsilon_0}$
题目解答
答案
D. $\frac{q}{6\varepsilon_0}$
解析
步骤 1:确定高斯面
为了计算通过正方形平面的电场强度通量,我们考虑一个以点电荷q为中心,以正方形平面为底面的高斯面。这个高斯面是一个无限长的圆柱体,其底面与正方形平面重合,侧面垂直于正方形平面。
步骤 2:计算高斯面的电场强度通量
根据高斯定理,通过高斯面的电场强度通量等于高斯面内电荷的代数和除以真空介电常数$\varepsilon_0$。由于高斯面内只有点电荷q,所以高斯面的电场强度通量为$\frac{q}{\varepsilon_0}$。
步骤 3:计算通过正方形平面的电场强度通量
由于高斯面的侧面垂直于正方形平面,所以通过高斯面的电场强度通量等于通过正方形平面的电场强度通量。因此,通过正方形平面的电场强度通量为$\frac{q}{\varepsilon_0}$除以高斯面的底面数。由于高斯面的底面数为6,所以通过正方形平面的电场强度通量为$\frac{q}{6\varepsilon_0}$。
为了计算通过正方形平面的电场强度通量,我们考虑一个以点电荷q为中心,以正方形平面为底面的高斯面。这个高斯面是一个无限长的圆柱体,其底面与正方形平面重合,侧面垂直于正方形平面。
步骤 2:计算高斯面的电场强度通量
根据高斯定理,通过高斯面的电场强度通量等于高斯面内电荷的代数和除以真空介电常数$\varepsilon_0$。由于高斯面内只有点电荷q,所以高斯面的电场强度通量为$\frac{q}{\varepsilon_0}$。
步骤 3:计算通过正方形平面的电场强度通量
由于高斯面的侧面垂直于正方形平面,所以通过高斯面的电场强度通量等于通过正方形平面的电场强度通量。因此,通过正方形平面的电场强度通量为$\frac{q}{\varepsilon_0}$除以高斯面的底面数。由于高斯面的底面数为6,所以通过正方形平面的电场强度通量为$\frac{q}{6\varepsilon_0}$。