#physics # Для *электрического* поля ## Школьное ### Понятия **Элементарная площадка** - площадка столь малых размеров, что её можно считать частью плоскости, [[Электрическое поле|напряжённость]] электрического поля во всех точках которой одинакова как по модулю, так и по направлению. **Поток $\LARGE \Delta \Phi$ вектора напряженности $\LARGE \vec{E}$ через элементарную площадку** - произведение модуля E вектора напряженности электрического поля на площадь $\LARGE \Delta S$ этой площадки и косинус угла $\LARGE \alpha$ между вектором напряженности и направлением внешней нормали к ней: $$\LARGE \Delta \Phi = E\cdot \Delta S \cdot \cos{\alpha}$$ **Полный поток $\LARGE \Phi$ ветора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность** - сумма потоков $\LARGE \Delta \Phi_i$ через все элементарные площадки данной поверхности. ### Теорема > Поток $\LARGE \Phi$ вектора напряженности электрического поля через замкнутую поверхность равен суммарному заряду $\LARGE Q$, заключенному внутри этой поверхности, делённому на электричческую постоянную $\LARGE \epsilon_0$: > $$\LARGE \Phi = \frac{Q}{\epsilon_0}$$ ### Доказательство Пусть есть сфера радиусом R; в центре сферы находится точечный заряд $\large q$. Найдем полный поток через поверхность сферы: $$ \LARGE \Phi=\sum \Phi_i=\sum(E\cdot\Delta S_i \cdot \cos_i(\alpha)=E\cdot\sum \Delta S_i=k\cdot \frac{q}{r^2}\cdot S=$$ $$\LARGE = \frac{kq}{r^2} \cdot 4\pi r^2=4\pi kq=\frac{q}{\epsilon_0}$$ Окружим рассмотренную сферу произвольной замкнутой поверхностью. Пусть внутри неё нет никаких зарядов, кроме заряда q, находящегося в центре сферы. Линии напряженности электрического поля непрерывны во всех точках, где нет электрических зарядов. **Следовательно, число "выходов" линий напряженности из произвольной замкнутой поверхности за вычетом числа "входов" всегда будет равно числу "выходов" линий напряженности из расмотренной сферы. Следовательно, полный поток произвольной замкнутой поверхности равен $\LARGE \frac{q}{\epsilon_0}$** (плюсом это ещё и значит, что если заряд вне поверхности, то поток будет равен *нулю*). Используя [[Принцип суперпозиции|принцип суперпозиции]], приходим к тому, что: $$\LARGE \Phi = \frac{\displaystyle \sum_{i=1}^n q_i}{\epsilon_0}$$ ## Университетское ### Теорема Гаусса в интегральной форме ![[Pasted image 20250127222348.png]] Доказательство: ![[Pasted image 20250127222804.png]] ![[Pasted image 20250127222837.png]] Важное следствие: ![[Pasted image 20250127222936.png]] #### Применения >[!Замечание]- >![[Pasted image 20250127225048.png]] ![[Pasted image 20250127230513.png]] ![[Pasted image 20250127230526.png]] ![[Pasted image 20250127232155.png]] ![[Pasted image 20250127232209.png]] ### Теорема Гаусса в дифференциальной форме Используя [[Теорема Гаусса-Остроградского|теорему Гаусса-Остроградского]]: $$\LARGE \oint\textbf{F}d\textbf{S}=\displaystyle \int_V (\nabla\cdot\textbf{F})dV$$ Помня, что $\LARGE \displaystyle \oint_S \textbf{F}d\textbf{S}=4\pi Q=4\pi \int_V \rho dV=\int_V (\nabla \cdot \textbf{E})dV$ Отсюда выводим: $$\LARGE \displaystyle \nabla \cdot \textbf{E}=4\pi\rho$$ Работает в электродинамике и является одним из [[Уравнения Максвелла|уравнений Максвелла]] # Для магнитного поля $$\LARGE \Phi_{\vec{B}}=0$$ поток вектора [[Магнитная индукция|магнитной индукции]] через произвольную замкнутую поверхность равен нулю.