大学物理 · 第 7 章 · 高斯定律

闭合面内外电荷与总通量实验室

通量总账 Φ = qin / ε0
实验台编号 G·07
面内代数和 qin +1 Q 面内:+Q₁
总通量 Φ +Q / ε₀ 精确由 qin 决定
外部电荷净贡献 0.000 Q 可改变局部,积分仍为 0
局部分布起伏 — 越大表示面上越不均匀
闭合面形状
闭合高斯面与可拖动点电荷 拖动四个正负点电荷穿过闭合面。粗箭头表示局部法向通量,细箭头表示由所有电荷共同产生的面上电场方向。
拖动:让电荷圆盘跨越虚线边界 穿出通量 穿入通量 面上合电场 E 键盘:聚焦电荷后用方向键移动
沿闭合面的局部通量取样 零线上方为穿出,下方为穿入;全部柱条的代数和就是 Φ。
E 面上 E 一般由所有电荷共同决定 面内和面外电荷都进入电场的矢量叠加。
∮ 外部电荷的净通量贡献为 0 它造成的场线穿入一次,也会从别处穿出。
≠ 净包围电荷为 0 不等于处处 E = 0 局部穿入与穿出可同时存在,只是代数和抵消。

证据挑战

完成指定摆放后提交;反馈会列出判定所用的物理证据。

0 / 3 完成
C1 · 外部扰动待验证

让 −Q₂ 贴近面外侧

保持 +Q₁ 在面内、−Q₂ 在面外,并把 −Q₂ 拖到距边界很近的位置。观察箭头强弱如何变化。

C2 · 零净电荷待验证

构造 qin = 0,但面上仍有场

把 +Q₁ 与 −Q₂ 都放进面内,其他电荷留在面外。让通量代数和为零,同时保留明显的局部箭头。

C3 · 换面不换账待验证

用三种形状包围同一组电荷

先把电荷摆到不会因切换形状而改变内外归属的位置;每切换一种形状,就记录一次。

球面:未记录 立方体:未记录 不规则:未记录