Definisie van die elektriese vloed
Wat die elektriese veld betref, is die definisie en vergelyking van die elektriese veld bespreek , wat gebruik kan word om die elektriese veldsterkte te bereken wat deur 'n elektriese lading, verskeie elektriese ladings of deur 'n elektriese ladingsverspreiding geproduseer word. Die berekening van die elektriese veldsterkte wat deur 'n elektriese lading of twee elektriese ladings geproduseer word, word maklik opgelos deur die formule van elektriese veldsterkte te gebruik. As die elektriese veldsterkte wat deur 'n elektriese ladingsverspreiding gegenereer word, bereken word, is die berekening meer ingewikkeld as die formule vir elektriese veldsterkte gebruik word, maar dit is makliker om Gauss se wet te gebruik . Voordat u Gauss se wet in diepte bestudeer, verstaan eers die konsep van elektriese vloed as gevolg van die konsep van elektriese vloed wat in Gauss se wet gebruik word.
Die woord vloed is afgelei van die Latynse woord, fluere, wat beteken om te vloei. Elektriese vloed kan geïnterpreteer word as 'n elektriese veldvloei. Die woord vloei hier wys nie 'n elektriese veld wat soos vloeiende water vloei nie, maar verduidelik die bestaan van 'n elektriese veld wat na 'n spesifieke rigting lei. Wat elektriese veldlyne betref, is dit verduidelik dat die elektriese veld gevisualiseer of geteken word met behulp van elektriese veldlyne, en daarom word elektriese vloede ook beskryf as elektriese veldlyne. Dus is elektriese vloed 'n elektriese veldlyn wat 'n spesifieke oppervlakarea verbysteek, soos in die figuur hieronder geïllustreer.
Die vergelyking van die elektriese vloed
Wiskundig is elektriese vloed die produk van die elektriese veld (E), oppervlakarea (A) en die kosinus van die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn loodreg op die oppervlak.
F = EA cos θ …………………. (Vergelyking 1)
As die elektriese veldlyne loodreg is op die oppervlakarea wat hulle verbygaan soos in die figuur, dan is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn 0 o , waar cos 0 o = 1. Dus verander die formule vir elektriese vloed na:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ……………. (Vergelyking 2)
Gebaseer op die formule, lei die elektriese vloed hierbo tot verskeie dinge. Eerstens is die elektriese vloed maksimum wanneer die elektriese veldlyn loodreg op die oppervlakarea is, want onder hierdie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn 0°, waar die kosinus 0° 1 is. Tweedens is die elektriese vloed minimum wanneer die elektriese veldlyn parallel met die oppervlakarea is, want onder hierdie toestand is die hoek tussen die elektriese veldlyn en die normaallyn 90 ° , waar die kosinus 90 ° 0 is. Derdens hang die elektriese vloed af van die elektriese veld (E) en die oppervlakarea (A). Benewens die vierkantige oppervlakarea soos in die voorbeeld hierbo, kan die oppervlakarea ook sferies en ander wees.
Elektriese vloed op die geslote oppervlak
Die elektriese lading wat vroeër beskryf is, gebruik 'n voorbeeld van 'n oop oppervlak (vierkantige of reghoekige oppervlakte). Hoe vind elektriese vloei plaas op geslote oppervlaktes soos kubusse, balke of balle? Veronderstel daar is elektriese veldlyne wat deur die balk gaan, soos hieronder getoon.
Die elektriese veldlyne wat blou gekleur is, val saam met die boonste en onderste oppervlaktes van die straal sodat hulle 'n hoek van 90 vorm.o met die normaallyn van die boonste en onderste oppervlaktes. Dus is die elektriese vloed op die boonste en onderste oppervlaktes van die balk F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Die elektriese veldlyne wat 'n geel kleur kry, val saam met die regter- en linkerkantse oppervlaktes van die straal sodat hulle 'n hoek van 90 ° met die normaallyn van die linker- en regterkantse oppervlaktes skep. Dus is die elektriese vloed aan die regter- en linkerkant van die straal F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
Die elektriese veldlyne kry 'n rooi loodreg op die voor- en agteroppervlaktes van die straal sodat hulle 'n 0 ° -hoek met die normaallyn van die voor- en agteroppervlaktes skep. Dus is die elektriese vloed F = EA cos 0 ° = EA (1) = EA.
In die figuur hierbo beweeg sigbare rooi lyne van die elektriese veld in die straal en beweeg dan uit die straal. Wanneer die elektriese veldlyne in die straal beweeg asof daar 'n negatiewe lading binne die straal is, is die elektriese vloed negatief. Omgekeerd, wanneer die elektriese veldlyne uit die straal beweeg asof daar 'n positiewe lading binne die straal is, is die elektriese vloed positief. Kwalitatief, as die aantal elektriese veldlyne wat die straal binnedring gelyk is aan die aantal elektriese veldlyne wat uit die straal kom, is die resulterende elektriese vloed nul. Kwantitatief word die resulterende elektriese vloed wat deur die straal beweeg, op die volgende manier bereken: inkomende elektriese vloed = F1 = –EA cos 0 o = –EA (1) = -EA en uitgaande elektriese vloed = F2 = +EA cos 0 o = +EA (1) = +EA. Die totale elektriese vloed is F = –F1 + F2 = -EA +EA = 0.
Gebaseer op die bogenoemde berekeninge, is die gevolgtrekking gemaak dat die totale elektriese vloed wat deur die balk beweeg soos in die figuur hierbo nul is. Daar kan gesê word dat die totale elektriese vloed nul is omdat daar geen elektriese lading in die balk is nie. Dus, as daar geen elektriese lading in 'n geslote oppervlak soos balke, blokkies, sfere, ens. is nie, is die totale elektriese vloed nul. Wat as daar 'n elektriese lading op 'n geslote oppervlak is?
Veronderstel daar is 'n elektriese lading in die middel van die bal, soos getoon in die figuur aan die kant. Die vier lyne van die elektriese veld word beskryf as verteenwoordigend van die lyne van ander elektriese velde wat uit die middel van die sfeer loodreg op die oppervlak van die sfeer beweeg. Elke lyn is loodreg op die oppervlak van die bal, waardeur dit 'n hoek van 0 vorm.o met 'n normale lyn loodreg op die oppervlak van die bal.
Elektriese vloed op die bal: Φ = E A.
Die formule van die elektriese veldsterkte is E = kq / r² , en die vergelyking van die oppervlakarea van die sfeer is A = 4pr² , sodat die formule van elektriese vloed verander na:
As die lading in die middel van die bal + 2Q is, dan is die elektriese vloed op die bal
Gebaseer op die elektriese vloedformule, word die gevolgtrekking gemaak dat as daar 'n elektriese lading in die geslote sferiese oppervlak is,
Die waarde van die elektriese vloed op die bal hang nie af van die deursnee of radius van die bal nie. Die grootte van die elektriese vloed is 4πk keer die totale elektriese lading in die bal, of 1/εo keer die totale elektriese lading in die bal.
Eenheid van elektriese vloed
Die basiese formule van elektriese vloed is F = 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 ) , sodat die eenheid van elektriese vloed Newton vierkante meter per Coulomb (Nm² / C) is.
