靜電場中場強如何表示成點位的負梯度的?不要從環路積分往回推。就從電場強度的表示式進行直接的數學推導。?

時間 2021-06-07 21:44:54

1樓:百年孤獨

我們對電場強度的定義是: .

我們定義,把單位正電荷從P1點移動到P2點,電場對這個正電荷做的功與電荷量的比值,叫做P1到P2的電勢差。並且假設此時電場對正電荷做的是正功,所以 0" eeimg="1"/>。

大致示意圖:

因此電勢差: 0" eeimg="1"/>

但是按照以前對變化量的定義習慣,電勢差的定義是末位置電勢減去初位置電勢:

所以我們有:

0\Rightarrow\varphi (_})>\varphi (_}) " eeimg="1"/>

但是我們知道電場對電荷做正功,電勢應該是降低的。(如果電勢不降低的話就相當於,電場對帶電物體做正功,結果電場的能量還增加了,顯然不可以這樣)

所以我們希望

所以正確的電勢差定義是:

我們把上面的式子展開:

所以我們得到了熟悉的:

接下來做一些變換,符號d 換成符號l 表示,V寫成φ,然後分數上下加上變化量Δ:

然後改寫成微分形式,再改寫成向量式:

由於 最終 [1]

[2](參考書上並不會把上面每一步解釋這麼清楚,基本就是給你第一步然後「易得」最後一步,所以在學習過程中需要自己多思考)

2樓:木瓜

只能在數學上不直接用線積分這種形式,但這個東西的等價形式肯定是必須用的。

dEk=-F·dr

F=-(dEk/dx)i+(dEk/dy)j+(dEk/dz)k但是顯然,第乙個式子其實就是線積分等價的,因為我們就是用保守力對路徑的線積分定義了勢能。所以有勢能的前提就是環路積分為零。而要用勢能推導是一定要用它的定義的。

而且所有保守力都是勢能負梯度,只要已經確定是保守力這和場強表示式就沒有關係了。所以這樣的推導是用乙個普遍的形式來說的,更不可能直接僅僅從具體的靜電場強來推。(即使代進去具體場強,和我上面寫的也是等價的。)

3樓:朗朗不出道

電勢差的定義就是通過電場的線積分,所以電勢差的定義在後,要用到場強,而場強的定義是通過庫倫定律或高斯定律,可以不涉及電勢,不能由此推出與電勢的關係

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