1、数学表达式
有介质存在时,高斯定理仍然成立。但在计算高斯面内包围的电荷时,应包括自由电荷和极化电荷,即
而
两式整理后,得
如果定义一点的电位移矢量为
则有
上式称为有介质存在时的高斯定理。因为是电位移矢量的通量,所以它可以表述为:通过任一闭合曲面的电位移通量,等于包围在该闭合面内自由电荷的代数和。
2、关于定理的几点说明
(1)有介质存在时的高斯定理是更普遍的规律,它概括了真空中的高斯定理。
(2)在的高斯定理中,和不直接出现,在电荷和介质分布具有一定对称性的情况下,可以由自由电荷的分布,求出的分布。
(3)高斯面上任一点的是由空间总的自由电荷的分布决定,不能认为只与面内自由电荷有关。
1、物理意义
是复合量,它既描述电场,同时也描述介质极化。引进的目的是为了使有介质存在时高斯定理的形式简化。
2、与的关系
因为,所以
而 ,所以
三、应用举例
半径为的金属球,电荷为 ,放在均匀无限大介质中,介质的介电常数为 。 求介质中的电场强度。
解:在金属球外的介质中取一点,距球心的距离为。以为球心、为半径作一同心球面为高斯面,则由介质中的高斯定理,得 电位移矢量 |
介质中的场强为
若金属球放在真空中,则场强为