四、考慮純量場 G=∇• (Φ ) ,其中Φ是任意可微分之純量場,且∇2Φ=0(稱Φ為調和函數);又是靜電場,滿足 ∇✖=0 。假設某一區域 V 是邊長為 a 的立方體,該立方體的邊界外表面為 S,且假設邊界S上電位φ為零,請計算純量場 G 在區域 V 的體積分值Gdv。(25 分)
〔說明〕:必須利用以下散度定理和電磁學基本定律等進行推導與計算,否則不予計分。
・散度定理:
・電場與電位的關係: = -∇φ
・靜電場滿足高斯定律: ∇ • = =0 (設區域 V 內無電荷)
・向量恆等式: