电通量是描述电场通过曲面分布的物理量,其核心公式及应用如下:
一、基本公式
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点元电通量
通过曲面微元 $dS$ 的电通量定义为: $$ d\Phi_E = E \cdot dS \cdot \cos\theta $$
其中,$E$ 为场强,$dS$ 为微元面积,$\theta$ 为法线方向与场强的夹角。
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高斯定理(闭合曲面)
静电场中,任意闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的净电荷除以真空介电常数 $\varepsilon_0$:
$$ \oint \Phi_E , dS = \frac{Q_{\text{enc}}}{\varepsilon_0} $$该定理表明静电场是有源场。
二、关键要点
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标量与方向 :电通量是标量,当 $\theta = 90^\circ$ 时,$\cos\theta = 0$,电通量为零。
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应用场景 :高斯定理用于计算均匀电场中的总电通量,或验证电场的有源/无源特性。
以上公式及定理是大学物理电磁学中的核心内容,适用于静电场分析。