题目
通过任意闭合曲面的电位移通量,仅与闭合曲面-|||-内的自由电荷有关。答案:-|||-A 对-|||-B 错

题目解答
答案
在静电场中,通过任意闭合曲面的电位移通量等于该闭合曲面内所包围的自由电荷的代数和。
解析
考查要点:本题主要考查对电位移通量与自由电荷关系的理解,核心在于区分电场通量(E)与电位移通量(D)的高斯定律差异。
关键思路:
- 电位移D的定义:电位移是为简化含介质问题而引入的辅助场,其通量仅与自由电荷相关。
- 高斯定律对比:
- 电场E的高斯定律:通量与所有电荷(自由电荷+束缚电荷)有关。
- 电位移D的高斯定律:通量仅与自由电荷有关,公式为 $\Phi_D = Q_{\text{自由}}$。
- 结论:题目描述正确,答案为A对。
核心公式:
根据电位移的高斯定律,通过任意闭合曲面的电位移通量满足:
$\Phi_D = \oint \mathbf{D} \cdot d\mathbf{A} = Q_{\text{自由,内}}$
其中 $Q_{\text{自由,内}}$ 是闭合曲面内所有自由电荷的代数和。
关键点解析:
- 自由电荷的独立性:电位移通量仅依赖于曲面内的自由电荷,与束缚电荷无关。
- 介质的作用:介质中的极化电荷(束缚电荷)通过电位移的定义 $\mathbf{D} = \epsilon_0 \mathbf{E} + \mathbf{P}$ 已被“吸收”,因此无需额外考虑。
- 错误选项分析:若认为通量与总电荷有关,则混淆了 $\Phi_E$ 和 $\Phi_D$,属于常见误区。