¿Se puede probar rigurosamente la ley de Gauss en campos eléctricos con cálculo vectorial?

Depende de lo que significa “cálculo vectorial”. La matemática necesaria para eso es bastante más avanzada de lo que creo que incluye el cálculo vectorial.

Las declaraciones para submanifolds de [math] \ mathbb {R} ^ n [/ math] (puede ser más general) es.

Deje que [math] F: \ mathbb {R} ^ n \ to \ mathbb {R} ^ n [/ math] sea una función continuamente diferenciable.

Si solo se define en un subconjunto de [math] \ mathbb {R} ^ n [/ math] extiéndalo con [math] 0 [/ math] en cualquier otro lugar.

[math] M \ subset \ mathbb {R} ^ n [/ math] es un colector compacto [math] C ^ 1 [/ math] con un límite suave por partes.

[matemática] n: \ parcial M \ a \ mathbb {R} ^ n [/ matemática]

Ser un campo de unidad normal externo.

[matemáticas] \ displaystyle \ int_Mdiv (F) dS = \ int _ {\ partial M} \ langle F, n \ rangle dS [/ math]

Esa es la ley de Gauss en forma matemática.

Para un [math] k – [/ math] múltiple dimensional, la medida [math] S [/ math] se define a través de la medida de la imagen de [math] \ lambda ^ k [/ math]

La integral de límite dimensional [matemática] k-1 [/ matemática] con [matemática] \ lambda ^ {k-1} [/ matemática]

El teorema de Stokes le permitiría integrar sin coordenadas. Pero eso requiere muchas más matemáticas nuevamente.

A2A: sí. La ley de Gauss, la ley de Gauss para la gravedad y la ley de Gauss para el magnetismo tienen la misma forma básica y derivan del teorema de divergencia de Gauss.

La ley de Gauss es el teorema fundamental del cálculo donde f y F = f ‘se dan con unidades dentro del campo del electromagnetismo.

La ley de Gauss no se puede probar cuando se da como axiomática al sistema de ecuaciones de Maxwell, pero las ecuaciones de Maxwell se pueden poner sobre bases axiomáticas más fundamentales, al menos de dos maneras diferentes.

Cuando se hace esto, la ley de Gauss para el magnetismo emerge como una identidad matemática, en realidad como una de las 4 partes de una identidad matemática. “Todas las formas exactas están cerradas”. Las 4 ecuaciones de Maxwell restantes, que incluyen la ley de Gauss para el campo eléctrico, se reducen a la declaración de existencia de un campo vectorial en un espacio-tiempo curvo.

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