при расчете электрического поля вблизи поверхности проводника мы берем только небольшой участок зарядов вблизи точки и рисуем гауссову поверхность в виде цилиндра для расчета поля, не понимаю, почему мы игнорируем остальные заряды на поверхность проводника.
Рассмотрим электрическое поле в небольшой области вблизи поверхности проводника, находящегося в электростатическом равновесии. Электрическое поле в этой области имеет только нормальную к поверхности составляющую . В противном случае тангенциальная составляющая ускоряла бы свободные заряды вопреки исходной гипотезе равновесия.
Поскольку нас интересует поле вблизи поверхности, мы используем небольшую гауссову поверхность. если мы выберем небольшой цилиндр, легко вычислить поток. Поток есть только в верхней части цилиндра. После получения результата мы можем только сделать вывод о величине электрического поля в этой небольшой области . Если бы нам позволили распространить гауссиану на сколь угодно большие области, результат для электрического поля также был бы распространен. Но на примере проводника произвольной формы мы не можем рассматривать большую гауссову поверхность. Поле будет пересекать гауссову поверхность сложными путями, и мы не сможем вычислить поток.
Ну, вы бы нарисовали цилиндрическую поверхность Гаусса для прямой проводящей линии (или цилиндра) линейной плотности
.
Если это бесконечная линия, то вы берете небольшой участок из-за симметричности задачи.
[Конечно, если бы оно не было бесконечным, у вас были бы граничные проблемы на концах проводника, но это проблема классической электродинамики.]
Кроме того, вы знаете, что поле внутри проводника равно нулю в состоянии равновесия и что электрическое поле всегда нормально. к поверхности, потому что, если бы это было не так, заряды были бы вынуждены двигаться, и у вас больше не было бы проблемы с электростатикой.
Summa summarum, вам не нужно брать весь проводник из-за симметрии и того факта, что только снаружи у вас будет электрическое поле
РЕДАКТИРОВАТЬ 1:
Вы можете пренебречь другими зарядами, потому что закон Гаусса для них будет одинаковым. Если у вас есть мутировавший картофельный проводник, не имеет значения, каково распределение заряда. Вы знаете, что в электростатической задаче заряд будет распределяться по поверхности таким образом, что в равновесии нет движения (отсюда и статика). Следовательно, какую бы часть вы ни выбрали, закон Гаусса будет одним и тем же.
Закон Гаусса — это самый простой способ обработки, когда речь идет о зарядах и потоках поля. Как я уже сказал, если у вас есть картофельный проводник, нет смысла выбирать всю гауссову поверхность, так как для расчета поля достаточно одного маленького участка, потому что вы знаете, что заряды перераспределяются по поверхности так, что . Всю картошку интегрировать невозможно.
Доминик Кар