点電荷が球の中心にある場合のガウスの法則
[閉曲面
を半径
の球面とし,その中心に点電荷
がある場合]
点電荷
の位置を原点に取ると,クーロンの法則から球面上の位置
における電場ベクトル
は,
と表される.
ここで,
は3次元極座標表示における動径方向の単位ベクトルである.
を球面上の
単位法線ベクトルとすると,
であることから,
この結果を,
(1)式の左辺に用いると,
右辺の積分は半径
の球面の表面積であるから,
.したがって,
よって,
(1)式が成り立つことが分かる.
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学生スタッフ作成
2024年3月11日