የኤሌክትሪክ ፍሉክስ

በርዕሰ ጉዳዩ ላይ የኤሌክትሪክ መስክበአንድ የኤሌክትሪክ ክፍያ፣ በበርካታ የኤሌክትሪክ ክፍያዎች ወይም በኤሌክትሪክ ክፍያዎች ስርጭት የሚፈጠረውን የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ለማስላት ጥቅም ላይ ሊውል የሚችል የኤሌክትሪክ መስክ ፍቺ እና ቀመር ተወያይተናል። በአንድ የኤሌክትሪክ ክፍያ ወይም በሁለት የኤሌክትሪክ ክፍያዎች የሚፈጠረውን የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ስሌት በኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ቀመር በቀላሉ ይፈታል። ስሌቱ በኤሌክትሪክ ክፍያዎች ስርጭት የሚፈጠረውን የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ከሆነ፣ የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ቀመርን ሲጠቀሙ ስሌቱ የበለጠ የተወሳሰበ ይሆናል ነገር ግን ከተጠቀሙ ቀላል ነው። የጋውስ ህግየጋውስን ህግ በጥልቀት ከማጥናታችን በፊት የኤሌክትሪክ ፍሰትን መረዳት አለብን ምክንያቱም የኤሌክትሪክ ፍሰት ጽንሰ-ሀሳብ በጋውስ ህግ ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።

የኤሌክትሪክ ፍሰትን መረዳት

ፍሉክስ የሚለው ቃል የመጣው ከላቲን ቃል ነው፣ ፍሉሬ, ማለትም መፍሰስ ማለት ነው። ቃል በቃል የኤሌክትሪክ ፍሰት የኤሌክትሪክ መስክ ፍሰት ተብሎ ሊገለጽ ይችላል። እዚህ ላይ ያለው ፍሰት የሚለው ቃል እንደ ፈሳሽ ውሃ የሚፈስ የኤሌክትሪክ መስክን አያመለክትም፣ ይልቁንም በተወሰነ አቅጣጫ የሚያመለክት የኤሌክትሪክ መስክ መኖሩን ይገልጻል። በርዕሰ ጉዳዩ ላይ የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች የኤሌክትሪክ መስኮች በኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች እንደሚታዩ ወይም እንደሚሳሉ ተብራርቷል፣ ስለዚህ ፍሉክስ በኤሌክትሪክ መስክ መስመሮችም ይገለጻል። ስለዚህ ፍሉክስ በተወሰነ የገጽታ ስፋት ውስጥ የሚያልፉ የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ናቸው፣ ከታች ባለው ምስል ላይ እንደሚታየው።

ፎርሙላ 

በሂሳብ፣ የኤሌክትሪክ ፍሰት የኤሌክትሪክ መስክ (E)፣ የገጽታ ስፋት (A) እና በመካከል ያለው አንግል ኮሳይን ውጤት ነው። ከገጹ ጋር ቀጥ ያሉ መደበኛ መስመሮች ያሉት የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች።

Φ = EA cos θ …………. (ቀመር 1)

የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮቹ በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው ከሚያልፉት የወለል ስፋት ጋር ቀጥ ያሉ ከሆኑ፣ በኤሌክትሪክ መስክ መስመሮቹ እና በተለመደው መስመር መካከል ያለው አንግል 0 ነው^o, የት cos 0^o = 1. ስለዚህ ቀመር ወደ፡ ተቀይሯል

Φ = EA cos 0^o = ኢኢ (1)
Φ = EA …………. (ቀመር 2)

ከላይ በተጠቀሰው የፍሉክስ ቀመር ላይ በመመስረት፣ በርካታ ነገሮችን መደምደም ይቻላል። አንደኛየኤሌክትሪክ መስክ መስመሩ ከወለል ስፋት ጋር ቀጥ ያለ ሲሆን ፍሰቱ ከፍተኛ እሴት አለው ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ በኤሌክትሪክ መስክ መስመሩ እና በተለመደው መስመር መካከል ያለው አንግል 0 ነው^oየኮሳይን ዋጋ 0 ሲሆን^o 1 ነው። ሁለተኛየኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ከገጽታ ስፋት ጋር ትይዩ ሲሆኑ ፍሰቱ ዝቅተኛ እሴት አለው ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ በኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች እና በተለመደው መስመር መካከል ያለው አንግል 90 ነው^oየኮሳይን ዋጋ 90 ሲሆን^o 0 ነው። ሶስተኛፍሉክስ በኤሌክትሪክ መስክ (E) እና በገጽታ ስፋት (A) ላይ የተመሰረተ ነው። ከላይ በተጠቀሰው ምሳሌ ላይ እንደሚታየው አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው የገጽታ ስፋት በተጨማሪ የገጽታ ስፋት ክብ እና ሌሎች ቅርጾችም ሊሆኑ ይችላሉ።

የተሸፈነ ወለል

ቀደም ሲል የተገለጸው የኤሌክትሪክ ፍሰት የክፍት ወለል (ካሬ ወይም አራት ማዕዘን ቅርጽ ያለው የገጽታ ስፋት) ምሳሌ ተጠቅሟል። እንደ ኩብ፣ ብሎክ ወይም ሉል ባሉ በተዘጋ ወለል ላይ ስለሚኖረው ፍሰትስ? ከታች ባለው ምስል እንደሚታየው በብሎክ ውስጥ የሚያልፉ የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች አሉ እንበል።
ሰማያዊ ቀለም ያላቸው የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ከጨረሩ የላይኛው እና የታችኛው ገጽታዎች ጋር ይጣጣማሉ እና 90 ማዕዘን ይፈጥራሉ^o የላይኛው እና የታችኛው ወለል መደበኛ መስመሮችን በመጠቀም። ስለዚህ በጨረሩ የላይኛው እና የታችኛው ወለል ላይ ያለው ፍሰት Φ = EA cos 90 ነው^o = ኢኢ (0) = 0።

ቢጫ ቀለም ያላቸው የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ከጨረሩ የቀኝ እና የግራ ጎኖች ጋር ይጣጣማሉ ስለዚህም 90 ማዕዘን ይፈጥራሉ^o በግራ እና በቀኝ በኩል ባሉት መደበኛ መስመሮች። ስለዚህ በብሎኩ የቀኝ እና የግራ ጎን ገጽታዎች ላይ ያለው ፍሰት Φ = EA cos 90 ነው^o = ኢኢ (0) = 0።
ቀይ ቀለም የተቀቡት የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ከግድቡ የፊት እና የኋላ ገጽታዎች ጋር ቀጥ ያሉ ሲሆኑ የ0 አንግል ይፈጥራሉ^o ከፊትና ከኋላ ወለል መደበኛ መስመሮች ጋር። ስለዚህ ፍሰቱ Φ = EA cos 0 ነው^o = ኢኢ (1) = ኢኤ.

ከላይ ባለው ምስል ላይ፣ ቀይ የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ወደ ብሎኩ ውስጥ የሚንቀሳቀሱ እና ከዚያም ከብሎኩ የሚወጡ ይመስላሉ። የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች በብሎኩ ውስጥ አሉታዊ ክፍያ እንዳለ ወደ ብሎኩ ሲገቡ፣ ፍሰቱ አሉታዊ ነው። በተቃራኒው፣ የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች በብሎኩ ውስጥ አዎንታዊ ክፍያ እንዳለ ከብሎኩ ሲወጡ፣ የኤሌክትሪክ ፍሰት አዎንታዊ ነው። በጥራትም ሆነ ያለ ስሌት፣ ወደ ብሎኩ የሚገቡት የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ብዛት ከብሎኩ የሚወጡት የኤሌክትሪክ መስክ መስመሮች ብዛት ጋር እኩል ከሆነ፣ የውጤቱ ፍሰት ዜሮ ነው። በቁጥርም ሆነ በስሌቶች፣ በብሎኩ ውስጥ የሚያልፈው የውጤት የኤሌክትሪክ ፍሰት እንደሚከተለው ይሰላል፡ ገቢ ፍሰት = Φ₁ = – EA cos 0^o = – EA (1) = -EA እና ውጫዊ ፍሰት = Φ₂ = + EA cos 0^o = + EA (1) = +E A. አጠቃላይ ፍሰቱ Φ = -Φ ነው።₁ + Φ₂ = -EA + EA = 0.

ከላይ በተጠቀሱት ስሌቶች ላይ በመመስረት፣ ከላይ በስዕሉ ላይ እንደሚታየው በብሎክ ውስጥ የሚያልፈው አጠቃላይ ፍሰት ዜሮ ነው የሚል ድምዳሜ ላይ ደርሷል። በብሎክ ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያ ስለሌለ አጠቃላይ ፍሰቱ ዜሮ ነው ሊባል ይችላል። ስለዚህ፣ እንደ ብሎክ፣ ኩብ፣ ሉል ወይም ሌላ ነገር ባሉ የተዘጋ ወለል ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያ ከሌለ፣ አጠቃላይ ፍሰቱ ዜሮ ነው። በተዘጋው ወለል ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያ ካለስ?

በቀኝ በኩል ባለው ምስል ላይ እንደሚታየው በሉሉ መሃል ላይ የኤሌክትሪክ ቻርጅ እንዳለ እናስብ። የሚታዩት አራት የኤሌክትሪክ ፊልድ መስመሮች ከሉሉ መሃል ቀጥ ብለው ወደ ሉሉ ወለል የሚንቀሳቀሱ ሌሎች የኤሌክትሪክ ፊልድ መስመሮችን ይወክላሉ። እያንዳንዱ መስመር በሚያልፈው ሉል ወለል ላይ ቀጥ ብሎ የሚገኝ ሲሆን 0° አንግል ይፈጥራል።^o ከሉሉ ወለል ጋር ቀጥ ያለ መደበኛ መስመር ያለው።

በሉል ውስጥ የኤሌክትሪክ ፍሰት;

የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ ቀመር E = k Q / r ነው² እና የአንድ ሉል የገጽታ ስፋት ቀመር A = 4 π r ነው።² ስለዚህ የፍሰት ፎርሙላው ወደሚከተለው ይቀየራል፡

በሉሉ መሃል ላይ ያለው ክፍያ +2Q ከሆነ በሉሉ ውስጥ ያለው ፍሰት

ከላይ በተጠቀሰው ቀመር መሠረት፣ በተዘጋ ክብ ወለል ውስጥ የኤሌክትሪክ ክፍያ ካለ፣ በሉሉ ውስጥ ያለው የፍሰት እሴት በሉሉ ዲያሜትር ወይም ራዲየስ ላይ የተመሰረተ እንዳልሆነ መደምደም ይቻላል። የፍሰት እሴቱ በሉሉ ውስጥ ካለው አጠቃላይ የኤሌክትሪክ ክፍያ 4πk እጥፍ ወይም 1/ε ነው።_o በኳሱ ውስጥ ያለውን አጠቃላይ የኤሌክትሪክ ኃይል መጠን በእጥፍ ይጨምሩ።

የኤሌክትሪክ ፍሰት ዩኒት

የፍሰት መሰረታዊ ቀመር Φ = EA ሲሆን፣ E የኤሌክትሪክ መስክ ጥንካሬ እና A የገጽታ ስፋት ነው። የኤሌክትሪክ መስክ አሃድ ኒውተን በኩሎምብ (N/C) ሲሆን የገጽታ ስፋት አሃድ ደግሞ ሜትር ካሬ (m) ነው።²) ስለዚህ የፍሰት አሃድ ኒውተን ሜትር በኩሎምብ ካሬ (Nm) እንዲሆን²/ሲ)።