23.5
Stellen Sie sich eine Kugel mit gleichmäßiger Ladungsdichte vor.
Angenommen, die Kugel wird in eine beliebige radiale Richtung gedreht, dann bleibt die Ladungsdichte unverändert. Da die Ladungsdichte nur eine Funktion des Abstands ist, besitzt das System eine sphärische Symmetrie.
Wenn eine Kugel in jedem Viertel eine andere Ladungsverteilung hat, hängt die Ladungsdichte von der Richtung ab. Dieses System ist also nicht kugelsymmetrisch.
Die sphärische Symmetrie wird also nur durch die Form der Ladungsverteilung und nicht durch die Form des Systems bestimmt.
Bei einer sphärisch symmetrischen Ladungsverteilung ist die elektrische Feldgröße über einer geeigneten Gaußschen Oberfläche konstant.
Das elektrische Feld ist parallel zum Flächenvektor, wodurch der Fluss ein Produkt aus der Größe des elektrischen Feldes und der Oberfläche ist.
Unter Anwendung des Gaußschen Gesetzes vereinfacht sich der Ausdruck für die Größe des elektrischen Feldes zu einer algebraischen Beziehung.
Angenommen, die sphärisch symmetrische Ladungsdichte ist über ein Volumen verteilt. Die Größe des elektrischen Feldes außerhalb der Kugel entspricht der einer Punktladung mit einer Größe, die der Gesamtladung der sphärischen Ladungsverteilung entspricht.
Eine Ladungsverteilung hat Kugelsymmetrie, wenn die Ladungsdichte nur von der Entfernung von einem Punkt im Raum abhängt und nicht von der Richtung. M…
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