题目
静电场的环路定理说明静电场是()A. 无源场B. 保守场C. 非保守场D. 有源场
静电场的环路定理说明静电场是()
A. 无源场
B. 保守场
C. 非保守场
D. 有源场
题目解答
答案
B. 保守场
解析
静电场的环路定理是电动力学中的基本定理之一,其核心内容是:静电场的电场强度沿任意闭合路径的线积分等于零,即 $\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} = 0$。这一结论直接反映了静电场的保守性,即电场力对电荷做功仅与路径的起点和终点有关,而与路径无关。因此,静电场属于保守场。
关键知识点:
- 保守场的定义:场力所做的功与路径无关,对应的环路积分为零。
- 环路定理的物理意义:静电场是无旋场(旋度为零),进一步说明其保守性。
- 排除干扰项:无源场(A)和有源场(D)与高斯定理相关(涉及电场的散度),而非环路定理;非保守场(C)与环路积分不为零矛盾。
静电场的环路定理的数学表达式为:
$\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} = 0$
该式表明,电场力在闭合路径上所做的总功为零。由此可推出以下结论:
- 电场力是保守力:电场力做功与路径无关,仅由初末位置决定。
- 静电场是保守场:保守场的典型特征是环路积分为零,因此静电场属于保守场。
选项分析:
- A. 无源场:错误。无源场指场的散度为零(如$\nabla \cdot \mathbf{E} = 0$),但静电场的散度由电荷分布决定(高斯定理),与环路定理无关。
- B. 保守场:正确。环路积分等于零直接对应保守场的定义。
- C. 非保守场:错误。非保守场的环路积分不为零,与定理矛盾。
- D. 有源场:错误。有源场与电荷的存在有关(如$\nabla \cdot \mathbf{E} \neq 0$),但环路定理不涉及电荷分布。