Elektrik axınının tərifi
Elektrik sahəsi ilə bağlı olaraq, elektrik yükü, bir neçə elektrik yükü və ya elektrik yükünün paylanması ilə yaranan elektrik sahəsinin gücünü hesablamaq üçün istifadə edilə bilən elektrik sahəsinin tərifi və tənliyi müzakirə edilmişdir . Elektrik yükü və ya iki elektrik yükü ilə yaranan elektrik sahəsinin gücünün hesablanması elektrik sahəsinin gücünün düsturundan istifadə etməklə asanlıqla həll olunur. Əgər hesablanan şey elektrik yükünün paylanması ilə yaranan elektrik sahəsinin gücüdürsə, elektrik sahəsinin gücü düsturundan istifadə edildikdə hesablama daha mürəkkəbdir, lakin Qaus qanunundan istifadə etmək daha asandır . Qaus qanununu dərindən öyrənməzdən əvvəl, əvvəlcə Qaus qanununda istifadə olunan elektrik axını anlayışına görə elektrik axınının olduğunu başa düşün.
"Flux" sözü latınca "fluere" sözündən götürülmüşdür və mənası "axmaq" deməkdir. Elektrik axını elektrik sahəsi axını kimi şərh edilə bilər. Buradakı "flow" sözü axan su kimi axan elektrik sahəsini göstərmir, lakin müəyyən bir istiqamətə aparan elektrik sahəsinin mövcudluğunu izah edir. Elektrik sahəsi xətlərinə gəldikdə, elektrik sahəsinin elektrik sahəsi xətləri istifadə edilərək vizuallaşdırıldığı və ya çəkildiyi və buna görə də elektrik axınlarının da elektrik sahəsi xətləri kimi təsvir edildiyi izah edilmişdir. Beləliklə, elektrik axını aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, müəyyən bir səth sahəsindən keçən elektrik sahəsi xəttidir.
Elektrik axınının tənliyi
Riyazi olaraq, elektrik axını elektrik sahəsinin (E), səth sahəsinin (A) və elektrik sahəsi xətti ilə səthə perpendikulyar olan normal xətt arasındakı bucağın kosinusunun hasilinə bərabərdir.
F = EA cos θ ……………. (Tənlik 1)
Əgər elektrik sahəsi xətləri şəkildəki kimi keçdikləri səth sahəsinə perpendikulyardırsa, elektrik sahəsi xətti ilə normal xətt arasındakı bucaq 0 o- dur , burada cos 0 o = 1. Beləliklə, elektrik axınının düsturu aşağıdakı kimi dəyişir:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA …………. (Tənlik 2)
Düstura əsasən, yuxarıdakı elektrik axını bir neçə nəticəyə gəlir. Birincisi, elektrik sahəsi xətti səth sahəsinə perpendikulyar olduqda elektrik axını maksimumdur, çünki bu vəziyyətdə elektrik sahəsi xətti ilə normal xətt arasındakı bucaq 0o-dur, burada kosinus 0o 1-dir. İkincisi, elektrik sahəsi xətti səth sahəsinə paralel olduqda elektrik axını minimumdur, çünki bu vəziyyətdə elektrik sahəsi xətti ilə normal xətt arasındakı bucaq 90o - dur , burada kosinus 90o 0 -dır. Üçüncüsü, elektrik axını elektrik sahəsindən (E) və səth sahəsindən (A) asılıdır. Yuxarıdakı nümunədə olduğu kimi kvadrat formalı səth sahəsinə əlavə olaraq, səth sahəsi də sferik və digər formalarda ola bilər.
Qapalı səthdə elektrik axını
Daha əvvəl təsvir edilən elektrik yükü açıq səthin (kvadrat və ya düzbucaqlı səth sahəsi) nümunəsindən istifadə edir. Kublar, şüalar və ya toplar kimi qapalı səthlərdə elektrik axınları necə baş verir? Tutaq ki, aşağıda göstərildiyi kimi, şüadan keçən elektrik sahə xətləri var.
Mavi rənglə rənglənmiş elektrik sahəsi xətləri şüanın yuxarı və aşağı səthləri ilə üst-üstə düşür və 90 dərəcəlik bir bucaq əmələ gətirir.o yuxarı və aşağı səthlərin normal xətti ilə. Beləliklə, şüanın yuxarı və aşağı səthlərində elektrik axını F = EA cos 90-dır.o = EA (0) = 0.
Sarı rəng verilən elektrik sahəsi xətləri şüanın sağ və sol yan səthləri ilə üst-üstə düşür və beləliklə, sol və sağ yan səthlərin normal xətti ilə 90 o bucaq yaradır . Beləliklə, şüanın sağ və sol tərəfindəki elektrik axını F = EA cos 90 o = EA (0) = 0-dır.
Elektrik sahəsi xətləri şüanın ön və arxa səthlərinə qırmızı perpendikulyar olaraq verilir ki, onlar ön və arxa səthlərin normal xətti ilə 0 o bucaq yaradırlar. Beləliklə, elektrik axını F = EA cos 0 o = EA (1) = E A- dır.
Yuxarıdakı şəkildə elektrik sahəsinin görünən qırmızı xətləri şüanın içinə keçir və sonra şüadan çıxır. Elektrik sahəsi xətləri şüanın içərisində mənfi yük varmış kimi şüanın içinə keçdikdə elektrik axını mənfi olur. Əksinə, elektrik sahəsi xətləri şüanın içərisində müsbət yük varmış kimi şüadan çıxdıqda elektrik axını müsbət olur. Keyfiyyətcə, şüaya daxil olan elektrik sahəsi xətlərinin sayı şüadan çıxan elektrik sahəsi xətlərinin sayına bərabərdirsə, yaranan elektrik axını sıfır olur. Kəmiyyətcə, şüadan keçən yaranan elektrik axını aşağıdakı kimi hesablanır: daxil olan elektrik axını = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA və çıxan elektrik axını = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + E A. Ümumi elektrik axını F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0-dur.
Yuxarıdakı hesablamalara əsasən, yuxarıdakı şəkildəki kimi şüadan keçən ümumi elektrik axınının sıfır olduğu qənaətinə gəlindi. Şüada elektrik yükü olmadığı üçün ümumi elektrik axınının sıfır olduğu deyilə bilər. Beləliklə, şüalar, kublar, kürələr və s. kimi qapalı səthdə elektrik yükü yoxdursa, ümumi elektrik axını sıfırdır. Bəs qapalı səthdə elektrik yükü varsa, necə olar?
Tutaq ki, yan tərəfdəki şəkildə göstərildiyi kimi, kürənin mərkəzində elektrik yükü var. Elektrik sahəsinin dörd xətti kürənin mərkəzindən kürə səthinə perpendikulyar olaraq hərəkət edən digər elektrik sahələrinin xətlərini təmsil edir. Hər bir xətt kürə səthinə perpendikulyardır və bu xətt vasitəsilə 0 bucaq əmələ gətirir.o topun səthinə perpendikulyar olan normal bir xətt ilə.
Topdakı elektrik axını: Φ = E A.
Elektrik sahəsinin gücünün düsturu E = kq / r2-dir və kürənin səth sahəsinin tənliyi A = 4 pr2-dir, beləliklə elektrik axınının düsturu aşağıdakı kimi dəyişir:
Əgər topun mərkəzindəki yük + 2Q olarsa, topdakı elektrik axını
Elektrik axını düsturuna əsasən, qapalı sferik səthdə elektrik yükü varsa, belə bir nəticəyə gəlinir ki,
Kürədəki elektrik axınının dəyəri kürənin diametrindən və ya radiusundan asılı deyil. Elektrik axınının böyüklüyü kürədəki ümumi elektrik yükünün 4πk mislinə və ya kürədəki ümumi elektrik yükünün 1/ε0 mislinə bərabərdir.
Elektrik axını vahidi
Elektrik axınının əsas düsturu F = EA-dır, burada E elektrik sahəsinin gücü, A isə səth sahəsidir. Elektrik sahəsinin vahidi Nyuton başına Kulon nisbətidir (N/C), səth sahəsinin vahidi isə kvadrat metrdir (m² ) , beləliklə, elektrik axınının vahidi Nyuton başına Kulon kvadrat metridir (Nm² / C).
