题目
已知一个高斯面所包围的体积内电荷代数和为零,则可肯定().A. 高斯面上各点场强均为零B. 穿过高斯面上每一面元的电通量均为零C. 穿过整个高斯面的电通量为零D. 以上说法都不对
已知一个高斯面所包围的体积内电荷代数和为零,则可肯定().
A. 高斯面上各点场强均为零
B. 穿过高斯面上每一面元的电通量均为零
C. 穿过整个高斯面的电通量为零
D. 以上说法都不对
题目解答
答案
C. 穿过整个高斯面的电通量为零
解析
步骤 1:理解高斯定理
高斯定理指出,通过一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以介电常数。数学表达式为:$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{A} = \frac{Q_{\text{enc}}}{\epsilon_0}$,其中$\mathbf{E}$是电场强度,$d\mathbf{A}$是面积元,$Q_{\text{enc}}$是闭合曲面内所包围的电荷量,$\epsilon_0$是真空介电常数。
步骤 2:分析高斯面内电荷代数和为零的情况
如果高斯面所包围的体积内电荷代数和为零,即$Q_{\text{enc}} = 0$,根据高斯定理,通过该高斯面的电通量为零,即$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{A} = 0$。这表明整个高斯面上的电通量总和为零,但并不意味着高斯面上的每一点的电场强度都为零,也不意味着穿过高斯面上每一面元的电通量都为零。
步骤 3:排除其他选项
A选项错误,因为高斯面上的电场强度可以不为零,只要电通量的正负相互抵消即可。
B选项错误,因为高斯面上的电通量可以不为零,只要整个高斯面上的电通量总和为零即可。
D选项错误,因为C选项是正确的。
高斯定理指出,通过一个闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量除以介电常数。数学表达式为:$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{A} = \frac{Q_{\text{enc}}}{\epsilon_0}$,其中$\mathbf{E}$是电场强度,$d\mathbf{A}$是面积元,$Q_{\text{enc}}$是闭合曲面内所包围的电荷量,$\epsilon_0$是真空介电常数。
步骤 2:分析高斯面内电荷代数和为零的情况
如果高斯面所包围的体积内电荷代数和为零,即$Q_{\text{enc}} = 0$,根据高斯定理,通过该高斯面的电通量为零,即$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{A} = 0$。这表明整个高斯面上的电通量总和为零,但并不意味着高斯面上的每一点的电场强度都为零,也不意味着穿过高斯面上每一面元的电通量都为零。
步骤 3:排除其他选项
A选项错误,因为高斯面上的电场强度可以不为零,只要电通量的正负相互抵消即可。
B选项错误,因为高斯面上的电通量可以不为零,只要整个高斯面上的电通量总和为零即可。
D选项错误,因为C选项是正确的。