高斯面

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一種圓柱形高斯面,通常是用來計算一個無限長的直鏈「理想」線的電荷

高斯面(英語:Gaussian surface、縮寫:G.S.),又稱高斯曲面,是三維空間一閉合曲面,用於運用高斯定理計算向量場通量,例如重力場電場磁場[1]是任意形狀的封閉曲面S = ∂V(3維V)流形邊界),通過對其進行曲面積分運算,可以求出曲面中包含的場源總量,例如重力場中包含的物質總量和靜電場場源中包含的總電荷量,等等,也可以反過來從場源推算它產生的場。例如這裡所舉的最常見的情況,運用高斯曲面和高斯定理計算電場的時候,運用對稱性選擇恰當的高斯面,可以簡化所研究的問題,使曲面積分更簡單。如果高斯曲面上的每一點都能使該點垂直曲面的電場分量為常數,進行曲面積分的時候就能大大簡化運算,因為常數可以從積分式中被提取出來。

常見的高斯曲面[編輯]

有效(左)和無效(右)高斯曲面的示例

大多數使用高斯曲面計算都是從研究高斯定律電開始:[2]

\oiint

從而Qenc是被高斯曲面包圍的電荷。

這是結合了高斯散度定理庫侖定律的高斯定律。

高斯球面[編輯]

當找到由以下任何一種產生的電場或通量時,可使用高斯球面:[3]

高斯圓柱面[編輯]

中心具有線電荷、顯示所有三個表面的微分面積dA的圓柱體形式的封閉表面

當找到由以下任何一種產生的電場或通量時,可使用高斯圓柱面:[3]

  • 一條無限長的均勻電荷線
  • 一個無限均勻電荷平面
  • 一個無限長的均勻電荷圓柱體

例如「無限線電荷附近的場」如下所示;

高斯盒(pillbox[編輯]

另見[編輯]

參考[編輯]

  1. ^ Essential Principles of Physics, P.M. Whelan, M.J. Hodgeson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0-7195-3382-1
  2. ^ Introduction to electrodynamics (4th Edition), D. J. Griffiths, 2012, ISBN 978-0-321-85656-2
  3. ^ 3.0 3.1 Physics for Scientists and Engineers - with Modern Physics (6th Edition), P. A. Tipler, G. Mosca, Freeman, 2008, ISBN 0-7167-8964-7

進一步閱讀[編輯]

  • Electromagnetism (2nd Edition), I.S. Grant, W.R. Phillips, Manchester Physics, John Wiley & Sons, 2008, ISBN 978-0-471-92712-9

外部鏈接[編輯]