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电场的发散度和旋度
23.13
高斯定律指出,通过一个闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的总电荷量。
用体电荷密度表示总电荷,可得到高斯定律的积分形式。
根据散度定理,电场的闭合曲面积分等于其散度的体积分。这意味着,对于任意体积,令被积函数相等即可得到电场的散度。
电场的散度表示该场存在源。
电场线从正电荷发散,并向负电荷汇聚。因此,电场线不能自行闭合形成环路,故电场无旋度。
现在考虑电场中的一个闭合路径。对该闭合路径的电场进行线积分,经简化后结果等于零。
斯托克斯定理指出,电场旋度的曲面积分等于沿闭合路径的线积分。比较这两个方程可知,对于静态电荷分布,电场的旋度为零。
矢量的散度是矢量从一个点扩散(发散)的程度的度量。 例如,电场矢量从正电荷处发散并在负电荷处会聚。 电场的发散度是使用高斯定律得出的,等于电荷密度除以空间介电常数。 数学上可表示为
如果给定点的电场发散为零,则该点的电荷密度也为零。 该表达式定义了电场强度的来源,从而提供了计算电场强度的方法。
矢量…