Elektrik axını

Elektrik Sahəsi mövzusunda bir elektrik yükü, bir neçə elektrik yükü və ya elektrik yüklərinin paylanması ilə yaranan elektrik sahəsinin gücünü hesablamaq üçün istifadə edilə bilən elektrik sahəsinin tərifini və düsturunu müzakirə etdik. Bir elektrik yükü və ya iki elektrik yükü ilə yaranan elektrik sahəsinin gücünün hesablanması elektrik sahəsinin güc düsturundan istifadə etməklə asanlıqla həll olunur. Əgər hesablanan şey elektrik yükünün paylanması ilə yaranan elektrik sahəsinin gücüdürsə, hesablama elektrik sahəsinin güc düsturundan istifadə edildikdə daha mürəkkəbdir, lakin Qaus qanunundan istifadə edildikdə daha asandır . Qaus qanununu dərindən öyrənməzdən əvvəl əvvəlcə elektrik axınını anlayın, çünki Qaus qanununda elektrik axını anlayışı istifadə olunur.

Elektrik axınını anlamaq

"Flux" sözü latınca "axmaq" mənasını verən "fluere" sözündən gəlir . Hərfi mənada elektrik axını elektrik sahəsinin axını kimi təyin edilə bilər. Buradakı "flow" sözü axan su kimi axan elektrik sahəsini göstərmir, əksinə müəyyən bir istiqamətə yönələn elektrik sahəsinin mövcudluğunu təsvir edir. "Elektrik Sahəsi Xətləri" mövzusunda elektrik sahələrinin elektrik sahəsi xətləri ilə vizuallaşdırıldığı və ya təsvir edildiyi, buna görə də axının elektrik sahəsi xətləri kimi də təsvir edildiyi izah edildi. Beləliklə, flux, aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, müəyyən bir səth sahəsindən keçən elektrik sahəsi xətləridir.

Formula

Riyazi olaraq, elektrik axını elektrik sahəsinin (E), səth sahəsinin (A) və arasındakı bucağın kosinusunun hasilidir Elektrik axını 1 səthə perpendikulyar olan normal xətləri olan elektrik sahəsi xətləri.

Φ = EA cos θ …………. (Tənlik 1)

Əgər elektrik sahəsi xətləri şəkildəki kimi keçdikləri səth sahəsinə perpendikulyardırsa, elektrik sahəsi xətləri ilə normal xətt arasındakı bucaq 0-dır.^o, burada cos 0^o = 1. Beləliklə, düstur Elektrik axını 2 çevrildi:

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

Yuxarıdakı axın düsturuna əsasən bir neçə nəticəyə gəlmək olar. Birincisi , elektrik sahəsi xətti səth sahəsinə perpendikulyar olduqda axın maksimum dəyərində olur, çünki bu vəziyyətdə elektrik sahəsi xətti ilə normal xətt arasındakı bucaq 0 ^{o- dur, burada 0}^o- nun kosinus dəyəri 1-dir. İkincisi , elektrik sahəsi xətti səth sahəsinə paralel olduqda axın minimum dəyərində olur, çünki bu vəziyyətdə elektrik sahəsi xətti ilə normal xətt arasındakı bucaq 90 ^o- dur , burada 90 ^o -nun kosinus dəyəri 0-dır. Üçüncüsü , axın elektrik sahəsindən (E) və səth sahəsindən (A) asılıdır. Yuxarıdakı nümunədə olduğu kimi düzbucaqlı səth sahəsinə əlavə olaraq, səth sahəsi də sferik və digər formalarda ola bilər.

Örtülü Səth

Əvvəllər təsvir edilən elektrik axını açıq səth (kvadrat və ya düzbucaqlı səth sahəsi) nümunəsindən istifadə edirdi. Bəs kub, blok və ya kürə kimi qapalı səthdəki axın necədir? Aşağıdakı şəkildəki kimi, blokdan keçən elektrik sahə xətləri olduğunu düşünün.
Mavi rəngli elektrik sahəsi xətləri şüanın yuxarı və aşağı səthləri ilə üst-üstə düşərək 90 bucaq əmələ gətirir.^o yuxarı və aşağı səthlərin normal xətləri ilə. Beləliklə, şüanın yuxarı və aşağı səthlərindəki axın Φ = EA cos 90-dır.^o = EA (0) = 0.

Elektrik axını 3 Sarı rəngli elektrik sahəsi xətləri şüanın sağ və sol yan səthləri ilə üst-üstə düşür və 90 dərəcə bucaq əmələ gətirir.^o sol və sağ tərəf səthlərinin normal xətləri ilə. Beləliklə, blokun sağ və sol tərəf səthlərindəki axın Φ = EA cos 90-dır.^o = EA (0) = 0.
Qırmızı rənglə rənglənmiş elektrik sahəsi xətləri blokun ön və arxa səthlərinə perpendikulyar olaraq 0 bucaq əmələ gətirir.^o ön və arxa səthlərin normal xətləri ilə. Beləliklə, axın Φ = EA cos 0-dır^o = EA (1) = EA

Yuxarıdakı şəkildə qırmızı elektrik sahəsi xətlərinin blokun içinə doğru hərəkət etdiyi və sonra blokdan çıxdığı görünür. Elektrik sahəsi xətləri blokda mənfi yük varmış kimi blokun içinə doğru hərəkət etdikdə, axın mənfi olur. Əksinə, elektrik sahəsi xətləri blokdan müsbət yük varmış kimi çıxdıqda, elektrik axını müsbət olur. Keyfiyyətcə və ya hesablama olmadan, bloka daxil olan elektrik sahəsi xətlərinin sayı blokdan çıxan elektrik sahəsi xətlərinin sayı ilə eynidirsə, yaranan axın sıfır olur. Kəmiyyətcə və ya hesablamalar istifadə edərək, blokdan keçən yaranan elektrik axını aşağıdakı kimi hesablanır: daxil olan axın = Φ ₁ = – EA cos 0 ^o = – EA (1) = -EA və çıxan axın = Φ ₂ = + EA cos 0 ^o = + EA (1) = +E A. Ümumi axın Φ = -Φ ₁ + Φ ₂ = -EA + EA = 0-dur.

Yuxarıdakı hesablamalara əsasən, yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, blokdan keçən ümumi axının sıfır olduğu qənaətinə gəlinir. Blokda elektrik yükü olmadığı üçün ümumi axının sıfır olduğu deyilə bilər. Buna görə də, blok, kub, kürə və ya digər cisim kimi qapalı bir səthdə elektrik yükü yoxdursa, ümumi axın sıfırdır. Qapalı səthdə elektrik yükü varsa, nə etməli?

Tutaq ki, sağdakı şəkildə göstərildiyi kimi, kürənin mərkəzində elektrik yükü var. Təsvir edilən dörd elektrik sahəsi xətti, kürənin mərkəzindən kürənin səthinə perpendikulyar olaraq xaricə hərəkət edən digər elektrik sahəsi xətlərini təmsil edir. Hər bir xətt keçdiyi kürənin səthinə perpendikulyardır və kürənin səthinə perpendikulyar olan normal xətt ilə 0 ^{° bucaq əmələ gətirir.}

Kürədəki elektrik axını:

Elektrik sahəsinin gücü üçün düstur E = kQ / r2 ^, kürə səthinin sahəsi üçün düstur isə A = 4 π r2-dir, ^beləliklə axın düsturu aşağıdakı kimi dəyişir:

Əgər kürənin mərkəzindəki yük +2Q olarsa, kürədəki axın belədir

Yuxarıdakı düstura əsasən, qapalı sferik səthin içərisində elektrik yükü varsa, kürədəki axın dəyəri kürənin diametrindən və ya radiusundan asılı deyil. Axın dəyəri kürə daxilindəki ümumi elektrik yükünün 4πk mislinə və ya kürə daxilindəki ümumi elektrik yükünün 1/ε0 mislinə bərabərdir_.