Так как электрическое смещение сквозь поперечное сечение фарадеевской трубки равно единице, то, следовательно, каждая такая трубка, пересекая некоторую поверхность, привносит в величину полного электрического смещения сквозь эту поверхность свою долю, численно равную единице. Таким образом, в однородном электрическом поле смещение D в некоторой точке А (рис. 120)
численно равно количеству фарадеевских трубок, проходящих сквозь квадратный сантиметр поверхности, нормальной к вектору D (см. пунктирные линии на рис. 120). Обозначая через N1 указанное количество трубок, можем поэтому написать:
d=n1. (48) В случае неоднородного поля соотношение (48) примет вид:
D=dN/ds (49)
где dN есть количество фарадеевских трубок, проходящих сквозь элементарную площадку ds, нормальную к вектору D.
Вообще полное электрическое смещение сквозь любую поверхность выразится на основании вышеизложенного полным количеством (N) фарадеевских трубок, пересекающих рассматриваемую поверхность, т. е.
/ Dcosads=N. (50)
При подсчете числа N мы должны суммировать трубки алгебраически, другими словами, необходимо обращать внимание на то, в каком направлении они пересекают поверхность. Все фарадеевские трубки, пересекающие поверхность в направлении избранной нормали к ней, считаются положительными; трубкам же, пересекающим ее в обратном направлении, приписываем знак минус.
Пользуясь соотношением (50) и прилагая его к произвольной замкнутой поверхности, мы можем сформулировать теорему Максвелла (см. соотношение 31 в § 50) на языке фарадеевских трубок следующим образом:
N=Q, (51)
т. е. полное число фарадеевских трубок, пересекающих некоторую замкнутую поверхность в направлении внешней нормали, равно количеству электричества, находящегося внутри этой поверхности.
Для пояснения новой формулировки теоремы Максвелла рассмотрим пример, представленный на рис. 121.
Здесь внутри замкнутой поверхности 5 представлены три наэлектризованных тела с зарядами +10, -7 и -6. Ясно, конечно, что число фарадеевских трубок, исходящих с поверхности заряженного тела или заканчивающихся на нем, в точности равно числу единиц электричества того или иного знака, составляющих заряд этого тела. Подсчитывая количество фарадеевских трубок, пересекающих данную замкнутую поверхность s в направлении внешней нормали, получаем;
N=+6-9=-3.
Полное же количество электричества, находящегося внутри 5, будет:
.Q=+10-7-6=-3,
что и показывает справедливость второй формулировки теоремы Максвелла в приложении к данному частному случаю.