一分钟讲座!有点微积分基础的人一分钟就懂了。
可能对竞赛没什么帮助,但是这里我用高斯定理给各位推导一下库仑定律中的k值。我们知道,k是常数,约等于9*10^9。那么,这个值是如何得到的呢?
因为高斯曲面中的电通量与曲面的形状无关,至于电场线的数量成正比,我们不妨假设高斯面的形状为半径等于R的球体面,其面积 A = 4πR^2。
根据高斯定理,电通量 flux =∫En dA = Q/ϵ,而 En 的值在球体表明处处相等,沿着半径的方向与球面的切线垂直。因此我们不妨先假设En是一个已知的常数。则:
∫En dA = En∫dA = En*A = En*4πR^2 = Q/ϵ。此时重点出来了——En(4πR^2) = Q/ϵ。整理得 E = (1/4πϵ)(Q/R^2)。
我们知道,E = k(Q/R^2)......而根据我们最后导出的式子可知,k =(1/4πϵ)其中ϵ约等于8.85*10^(-12)......经过验证,结论得证——k = 9*10^9。
可能对竞赛没什么帮助,但是这里我用高斯定理给各位推导一下库仑定律中的k值。我们知道,k是常数,约等于9*10^9。那么,这个值是如何得到的呢?
因为高斯曲面中的电通量与曲面的形状无关,至于电场线的数量成正比,我们不妨假设高斯面的形状为半径等于R的球体面,其面积 A = 4πR^2。
根据高斯定理,电通量 flux =∫En dA = Q/ϵ,而 En 的值在球体表明处处相等,沿着半径的方向与球面的切线垂直。因此我们不妨先假设En是一个已知的常数。则:
∫En dA = En∫dA = En*A = En*4πR^2 = Q/ϵ。此时重点出来了——En(4πR^2) = Q/ϵ。整理得 E = (1/4πϵ)(Q/R^2)。
我们知道,E = k(Q/R^2)......而根据我们最后导出的式子可知,k =(1/4πϵ)其中ϵ约等于8.85*10^(-12)......经过验证,结论得证——k = 9*10^9。
