多数の点電荷がある場合のガウスの法則

[多数の点電荷がある場合]

閉曲面 S について, S の内側にある点電荷を Q 1 , Q 2 ,・・・, Q n とし, S の外側にある点電荷を Q n+1 , Q n+2 ,・・・, Q n+m とする.全ての点電荷による電場ベクトルは,重ね合わせの原理から

E( r )= i=1 n+m E i ( r )

と書くことができる.ここで, E i ( r ) は, i 番目の点電荷による電場ベクトルである. したがって,(1)式の左辺は

S E( r )dS = i=1 n+m S E i ( r ) dS
S E( r )dS = i=1 n S E i ( r ) dS+ i=1 m S E n+i ( r ) dS

となる.ここで,S の外側にある点電荷について S E n+i ( r ) dS=0( i=1,,m ) が成り立ち, S の内側にある点電荷については S E i dS= Q i ε 0 ( i=1,,n ) となる.以上から,

S E( r )dS = 1 ε 0 i=1 n Q i

が得られ,(1)式が成り立つことが分かる.


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2024年3月11日