题目
一电场强度为E的均匀电场,E的方向与x轴正向平行,如图所示,则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为()。 A.πR2E B.πR2E C.2πR2E D.0
一电场强度为E的均匀电场,E的方向与x轴正向平行,如图所示,则通过图中一半径为R的半球面的电场强度通量为()。
A.πR2E B.
πR2E C.2πR2E D.0
A.πR2E B.
πR2E C.2πR2E D.0题目解答
答案
D
解析
本题考查电场强度通量的计算,核心在于理解电场线与曲面法线方向的关系。关键点如下:
- 电场通量公式:$\Phi = \mathbf{E} \cdot \mathbf{S} = ES\cos\theta$,其中$\theta$为电场方向与面积元法线方向的夹角。
- 均匀电场特性:电场线平行于某一方向(本题为$x$轴正向),且无电荷分布。
- 半球面取向:若半球面的法线方向始终与电场方向垂直,则$\cos\theta = 0$,通量为零。
关键分析步骤
-
确定半球面法线方向
题目中半球面的平面与电场方向($x$轴正向)平行,因此半球面的法线方向始终与电场方向垂直(夹角$\theta = 90^\circ$)。 -
计算通量
根据通量公式$\Phi = ES\cos\theta$,当$\cos\theta = 0$时,无论半球面面积$S$如何,通量$\Phi = 0$。
结论
由于电场方向与半球面法线方向始终垂直,所有面积元的电场强度通量代数和为零。