Oor die onderwerp Elektriese veld, het ons die definisie en formule van elektriese veld bespreek wat gebruik kan word om die elektriese veldsterkte wat deur een elektriese lading, verskeie elektriese ladings of deur 'n verspreiding van elektriese ladings geproduseer word, te bereken. Die berekening van die elektriese veldsterkte wat deur een elektriese lading of twee elektriese ladings geproduseer word, word maklik opgelos deur die formule vir elektriese veldsterkte te gebruik. As die berekening die elektriese veldsterkte is wat deur 'n verspreiding van elektriese ladings geproduseer word, is die berekening meer ingewikkeld as die formule vir elektriese veldsterkte gebruik word, maar is dit makliker as dit gebruik word Gauss se wetVoordat ons Gauss se wet in diepte bestudeer, moet ons eers elektriese vloed verstaan, want die konsep van elektriese vloed word in Gauss se wet gebruik.
Verstaan Elektriese Flux
Die woord vloei kom van die Latynse woord, fluere, wat beteken om te vloei. Letterlik kan elektriese vloed gedefinieer word as die vloei van 'n elektriese veld. Die woord vloei hier dui nie op 'n elektriese veld wat soos vloeiende water vloei nie, maar beskryf eerder die teenwoordigheid van 'n elektriese veld wat in 'n sekere rigting wys. Oor die onderwerp Elektriese veldlyne Daar is verduidelik dat elektriese velde gevisualiseer of uitgebeeld word deur elektriese veldlyne te gebruik, daarom word vloed ook uitgebeeld deur elektriese veldlyne te gebruik. Dus is vloed die elektriese veldlyne wat deur 'n sekere oppervlakte beweeg, soos in die onderstaande beeld getoon.
Formule
Wiskundig is elektriese vloed die produk van die elektriese veld (E), oppervlakarea (A) en die kosinus van die hoek tussen
elektriese veldlyne met normale lyne loodreg op die oppervlak.
Φ = EA cos θ ……………. (Vergelyking 1)
As die elektriese veldlyne loodreg is op die oppervlakte waardeur hulle gaan soos in die prentjie, dan is die hoek tussen die elektriese veldlyne en die normaallyn 0.o, waar cos 0o = 1. Dus die formule
omskep in:
Φ = EA cos 0o = EA (1)
Φ = EA ……………. (Vergelyking 2)
Gebaseer op die bogenoemde vloeiformule, kan verskeie dinge afgelei word. Eerstens, die vloed het 'n maksimum waarde wanneer die elektriese veldlyn loodreg op die oppervlakte is, want in hierdie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normale lyn 0.o, waar die kosinuswaarde 0 iso is 1. Tweedens, die vloed het 'n minimum waarde wanneer die elektriese veldlyne parallel met die oppervlakarea is, want in hierdie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyne en die normale lyn 90 grade.o, waar die kosinuswaarde 90 iso is 0. Derde, vloed hang af van die elektriese veld (E) en oppervlakarea (A). Behalwe die reghoekige oppervlakarea soos in die voorbeeld hierbo, kan die oppervlakarea ook sferies en ander vorms hê.
Bedekte Oppervlak
Die elektriese vloed wat voorheen beskryf is, het die voorbeeld van 'n oop oppervlak (’n vierkantige of reghoekige oppervlakte) gebruik. Wat van die vloed op 'n geslote oppervlak soos 'n kubus, blok of sfeer? Veronderstel daar is elektriese veldlyne wat deur die blok beweeg, soos in die figuur hieronder.
Die elektriese veldlyne wat blou gekleur is, val saam met die boonste en onderste oppervlaktes van die straal om 'n 90-grade hoek te vorm.o met die normaallyne van die boonste en onderste oppervlaktes. Dus is die vloed op die boonste en onderste oppervlaktes van die balk Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Die geel gekleurde elektriese veldlyne val saam met die regter- en linkerkantse oppervlaktes van die straal sodat hulle 'n 90-grade hoek vorm.o met die normaallyne van die linker- en regterkantse oppervlaktes. Dus is die vloed op die regter- en linkerkantse oppervlaktes van die blok Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Die rooi gekleurde elektriese veldlyne is loodreg op die voor- en agteroppervlaktes van die blok en vorm 'n hoek van 0.o met die normale lyne van die voor- en agteroppervlaktes. Dus is die vloed Φ = EA cos 0o = EA (1) = E A.
In die bostaande beeld lyk dit asof die rooi elektriese veldlyne in die blok inbeweeg en dan uit die blok uitbeweeg. Wanneer die elektriese veldlyne in die blok inbeweeg asof daar 'n negatiewe lading binne die blok is, is die vloed negatief. Omgekeerd, wanneer die elektriese veldlyne uit die blok uitbeweeg asof daar 'n positiewe lading binne die blok is, is die elektriese vloed positief. Kwalitatief of sonder berekening, as die aantal elektriese veldlyne wat die blok binnedring gelyk is aan die aantal elektriese veldlyne wat die blok verlaat, is die resulterende vloed nul. Kwantitatief of deur berekeninge te gebruik, word die resulterende elektriese vloed wat deur die blok beweeg soos volg bereken: inkomende vloed = Φ1 = – EA cos 0o = – EA (1) = -EA en uitwaartse vloed = Φ2 = + EA cos 0o = + EA (1) = +E A. Die totale vloed is Φ = -Φ1 + Φ2 = -EA + EA = 0.
Gebaseer op die bogenoemde berekeninge, word die gevolgtrekking gemaak dat die totale vloed wat deur die blok beweeg, soos in die figuur hierbo getoon, nul is. Daar kan gesê word dat die totale vloed nul is omdat daar geen elektriese lading binne die blok is nie. Daarom, as daar geen elektriese lading binne 'n geslote oppervlak soos 'n blok, kubus, sfeer of ander voorwerp is nie, is die totale vloed nul. Wat as daar 'n elektriese lading binne die geslote oppervlak is?
Veronderstel daar is 'n elektriese lading in die middel van die sfeer soos getoon in die beeld regs. Die vier elektriese veldlyne wat uitgebeeld word, verteenwoordig ander elektriese veldlyne wat uitwaarts beweeg vanaf die middel van die sfeer, loodreg op die oppervlak van die sfeer. Elke lyn is loodreg op die oppervlak van die sfeer waardeur dit gaan, en vorm 'n hoek van 0°.o met 'n normale lyn loodreg op die oppervlak van die sfeer.
Elektriese vloed in die sfeer:
Die formule vir elektriese veldsterkte is E = kQ / r2 en die formule vir die oppervlakte van 'n sfeer is A = 4π r2 sodat die vloeiformule verander na:
![]()
As die lading in die middel van die sfeer +2Q is, dan is die vloed in die sfeer
![]()
Gebaseer op die formule hierbo, kan die gevolgtrekking gemaak word dat as daar 'n elektriese lading binne 'n geslote sferiese oppervlak is, die vloedwaarde in die sfeer nie afhang van die deursnee of radius van die sfeer nie. Die vloedwaarde is 4πk keer die totale elektriese lading binne die sfeer, of 1/ε.o maal die totale elektriese lading binne die bal.
Elektriese vloei-eenheid
Die basiese formule vir vloed is Φ = EA, waar E die elektriese veldsterkte is en A die oppervlakarea is. Die eenheid van elektriese veld is Newton per Coulomb (N/C) en die eenheid van oppervlakarea is die meter kwadraat (m2) sodat die eenheid van vloed Newton meter kwadraat per Coulomb (Nm) is2/C).