In die onderwerp van Elektriese Veld het ons die definisie en formule van 'n 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 'n elektriese lading of twee elektriese ladings geproduseer word, word maklik opgelos deur die formule vir elektriese veldsterkte te gebruik. As wat bereken word die elektriese veldsterkte is wat deur 'n elektriese ladingsverspreiding geproduseer word, is die berekening meer ingewikkeld as die formule vir elektriese veldsterkte gebruik word, maar makliker as Gauss se wet gebruik word . Voordat jy Gauss se wet in diepte bestudeer, verstaan eers die elektriese vloed, want die konsep van elektriese vloed word in Gauss se wet gebruik.
Verstaan Elektriese Flux
Die woord vloed 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 dui hier 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. In die onderwerp van Elektriese Veldlyne is verduidelik dat elektriese velde gevisualiseer of uitgebeeld word met behulp van elektriese veldlyne, daarom word vloed ook as elektriese veldlyne uitgebeeld. Dus is vloed die elektriese veldlyne wat deur 'n sekere oppervlakte gaan, soos in die onderstaande beeld geïllustreer.
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 vloedformule hierbo, kan verskeie dinge afgelei word. Eerstens , die vloed is op sy maksimum waarde wanneer die elektriese veldlyn loodreg op die oppervlakarea is, want in daardie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn 0 ° , waar die kosinuswaarde van 0 ° 1 is. Tweedens , die vloed is op sy minimum waarde wanneer die elektriese veldlyn parallel met die oppervlakarea is, want in daardie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn 90 ° , waar die kosinuswaarde van 90 ° 0 is. Derdens , die vloed hang af van die elektriese veld (E) en die oppervlakarea (A). Benewens die reghoekige oppervlakarea soos in die voorbeeld hierbo, kan die oppervlakarea ook sferies en ander wees.
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 word die rooi elektriese veldlyne gesien wat in die blok inbeweeg en dan uit die blok uitbeweeg. Wanneer die elektriese veldlyne in die blok inbeweeg asof daar 'n negatiewe lading in die blok is, is die vloed negatief. Omgekeerd, wanneer die elektriese veldlyne uit die blok uitbeweeg asof daar 'n positiewe lading in die blok is, is die elektriese vloed positief. Kwalitatief of sonder berekening, as die aantal elektriese veldlyne wat die blok binnekom dieselfde is as 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 = Φ 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA en uitgaande vloed = Φ 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = +EA A. Die totale vloed is Φ = -Φ 1 + Φ 2 = -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 figuur 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 ° met die normaallyn 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 oppervlakarea van 'n sfeer is A = 4πr² sodat die vloedformule 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, word die gevolgtrekking gemaak dat as daar 'n elektriese lading binne 'n geslote sferiese oppervlak is, dan is die vloedwaarde in die sfeer nie afhanklik van die deursnee of radius van die sfeer nie. Die vloedwaarde is 4πk keer die totale elektriese lading binne die sfeer of 1/εo keer die totale elektriese lading binne die sfeer.
Elektriese vloei-eenheid
Die basiese formule vir vloed is Φ = EA, waar E die elektriese veldsterkte is en A die oppervlakarea. Die eenheid van elektriese veld is Newton per Coulomb (N/C) en die eenheid van oppervlakarea is die vierkante meter (m² ) , dus is die eenheid van vloed Newton vierkante meter per Coulomb (Nm² / C).