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电荷分布的密度(电荷体密度分布)

发布于:2021-09-12 本文来源:热心网友投稿,侵权投诉qckb tousu@ qq.com
电荷分布的密度(电荷体密度分布)

先看一下电场散度的推导过程:

图一

图二

本文作者在《清晰理解散度》这篇文章里面,为了理解散度,举了一个这样的例子:我们假设,图一散度中的带电球体q(体积为V),外面包裹了一块同样球形的膜,那么,这层膜就包围了这个球体所发出的所有电力线(电通量),我们假设电力线的数目是10000根,而此时这层膜的体积等于1,那么电通量体密度就是10000;再假设这层膜现在扩大到原来体积的10倍,根据高斯定理公式一,这层膜包围的电通量不会改变,一直都等于10000,那么此时电通量体密度就是1000;那么,这层膜的体积在由1变到10的过程中,电通量体密度就由10000变到了1000,电通量密度随体积变大10倍而改变的比例是(10000-1000)/10000=90%;再假设这层膜的体积由10变到100,经过同样分析,电通量密度随体积变大10倍而改变的比例还是(1000-100)/1000=90%。

由此我们猜想,那个比例应该就是

里面的那个p。为了证明这个猜想,现假设包围体电荷q的球膜的体积由V变为了V0,由于q始终不变,所以V0越大,单位体积元中通过的电力线数目越少,两者是反比关系,此时单位体积元中的电力线数目改变为Y:

Y=pV/V0,

由于p就是最大的单位体积里的电力线密度,所以单位体积里的电力线数目只能在这个基础上去减少。这里V是常量,但V0是变量,因此V/V0是变量,这里用X代替,那么,

Y=pX

这个方程就表示了体电荷q之外某一点所在的单位体积内包含的电力线数目随这一点离开体电荷q的距离(即变化的体积V0)变化而变化的方程。

再按照图二的解释,散度表示的是电场中一点处通量对体积的变化率,而方程Y=pX表示的则是电场中一点处通量对体积的变化关系,因此将Y对X求导,则dY/dX=p,而dY/dX表示的正是电场中一点处通量对体积的变化率,即散度。由此我们知道了,

这个符号原来就是方程Y=pX的斜率。这不就从根本上解释了

这个公式的真正内涵了吗?

想当年,自己当学生的时候,学习那门场论课程的时候,面对一大堆的叉叉点点和倒三角,那是何等的痛苦!但又无法从老师那里得到解答,现在回想起来,不是那个老师不想解答,而是他根本没有能力解答。但很奇怪的是,国内所有的教材,本人也从没看到过对这个问题的详细释疑,难道那些学术大咖们,都认为学生只要记住上面那个公式的结果,而用不到去追究

这个符号本身的含义?当然那些学术大咖们不可能不懂,可为什么就是没人做这样的事情?要知道,理解“散度表示的是电场中一点处通量对体积的变化率”这句话的难度,应该比理解女孩子的那句“你真讨厌”的难度可要大得多。一般来说,学习场论这门课的男同学居多,那么,男同学理解不了,就容易心情烦躁,心情烦躁就容易导致校园暴力等不好的事情发生。所以,本人在这里认真劝告一下那些出教材的学术大咖们:尽量把教材写得通俗易懂一点,这样于国于民都有好处。


朋友们,你们觉得是这样吗?

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