Definizione di u flussu elettricu
In quantu à u campu elettricu, hè stata discussa a definizione è l'equazione di u campu elettricu chì pò esse aduprata per calculà l'intensità di u campu elettricu pruduttu da una carica elettrica, parechje cariche elettriche o da una distribuzione di carica elettrica. U calculu di l'intensità di u campu elettricu pruduttu da una carica elettrica o duie cariche elettriche hè facilmente risoltu aduprendu a formula di l'intensità di u campu elettricu. Sè ciò chì hè calculatu hè l'intensità di u campu elettricu generatu da una distribuzione di carica elettrica, u calculu hè più cumplicatu sè si usa a formula per l'intensità di u campu elettricu, ma hè più faciule aduprà a lege di Gauss . Prima di studià a lege di Gauss in prufundità, prima capite quellu flussu elettricu per via di u cuncettu di flussu elettricu adupratu in a lege di Gauss.
A parola flussu deriva da a parola latina, fluere, chì significa scorrere. U flussu elettricu pò esse interpretatu cum'è un flussu di campu elettricu. A parola flussu quì ùn mostra micca un campu elettricu chì scorre cum'è l'acqua chì scorre, ma spiega l'esistenza di un campu elettricu chì porta à una direzzione particulare. In quantu à e linee di campu elettricu, hè statu spiegatu chì u campu elettricu hè visualizatu o disegnatu aduprendu linee di campu elettricu, è dunque i flussi elettrichi sò ancu descritti cum'è linee di campu elettricu. Cusì u flussu elettricu hè una linea di campu elettricu chì passa una superficia specifica, cum'è esemplificatu in a figura sottu.
L'equazione di u flussu elettricu
Matematicamente, u flussu elettricu hè u pruduttu di u campu elettricu (E), a superficia (A) è u cosinu di l'angulu trà a linea di u campu elettricu è a linea nurmale perpendiculare à a superficia.
F = EA cos θ ……………. (Equazione 1)
Sè e linee di u campu elettricu sò perpendiculari à a superficia ch'elle passanu cum'è in a figura, tandu l'angulu trà a linea di u campu elettricu è a linea nurmale hè 0 o , induve cos 0 o = 1. Cusì, a formula per u flussu elettricu cambia à:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ………………. (Equazione 2)
Basatu annantu à a formula, u flussu elettricu sopra cunclude parechje cose. Prima, u flussu elettricu hè massimu quandu a linea di u campu elettricu hè perpendiculare à a superficia perchè in questa cundizione l'angulu trà a linea di u campu elettricu è a linea nurmale hè 0o, induve u cosinus 0o hè 1. Siconda, u flussu elettricu hè minimu quandu a linea di u campu elettricu hè parallela à a superficia perchè in questa cundizione l'angulu trà a linea di u campu elettricu è a linea nurmale hè 90o , induve u cosinus 90o hè 0. Terzu, u flussu elettricu dipende da u campu elettricu (E) è da a superficia (A). In più di a superficia di forma quadrata cum'è in l'esempiu sopra, a superficia pò ancu esse sferica è altre.
Flussu elettricu nantu à a superficia chjusa
A carica elettrica descritta prima usa un esempiu di una superficia aperta (superficie quadrata o rettangulare). Cumu si verificanu i flussi elettrici nantu à e superfici chjuse cum'è cubi, travi o palle ? Supponemu chì ci sianu linee di campu elettricu chì passanu per u fasciu, cum'è mostratu quì sottu.
E linee di u campu elettricu chì sò culurite in blu coincidenu cù e superfici superiore è inferiore di u fasciu in modu chì formanu un angulu di 90o cù a linea nurmale di e superfici superiore è inferiore. Cusì, u flussu elettricu nantu à e superfici superiore è inferiore di u fasciu hè F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
E linee di campu elettricu chì sò date un culore giallu coincidenu cù e superfici di u latu drittu è di a manca di u fasciu in modu chì creanu un angulu di 90 ° cù a linea nurmale di e superfici di u latu drittu è di a manca. Cusì, u flussu elettricu à u latu drittu è sinistro di u fasciu hè F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
E linee di u campu elettricu sò date una perpendiculare rossa à e superfici anteriore è posteriore di u fasciu in modu chì creanu un angulu di 0 ° cù a linea nurmale di e superfici anteriore è posteriore. Cusì, u flussu elettricu hè F = EA cos 0 ° = EA (1) = EA.
In a figura sopra, e linee rosse visibili di u campu elettricu si movenu in u fasciu è dopu si movenu fora di u fasciu. Quandu e linee di u campu elettricu si movenu in u fasciu cum'è s'ellu ci era una carica negativa in u fasciu, u flussu elettricu hè negativu. À u cuntrariu, quandu e linee di u campu elettricu si movenu fora di u fasciu cum'è s'ellu ci era una carica positiva in u fasciu, u flussu elettricu hè pusitivu. Qualitativamente, se u numeru di linee di u campu elettricu chì entranu in u fasciu hè uguale à u numeru di linee di u campu elettricu chì esce da u fasciu, u flussu elettricu risultante hè zero. Quantitativamente, u flussu elettricu risultante chì passa per u fasciu hè calculatu in u modu seguente: flussu elettricu entrante = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA è flussu elettricu in uscita = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + EA A. U flussu elettricu tutale hè F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Basatu annantu à i calculi sopra, hè statu cunclusu chì u flussu elettricu tutale chì passa per u fasciu cum'è in a figura sopra hè zeru. Si pò dì chì u flussu elettricu tutale hè zeru perchè ùn ci hè micca carica elettrica in u fasciu. Dunque, s'ellu ùn ci hè micca carica elettrica in una superficia chjusa cum'è travi, cubi, sfere, ecc., u flussu elettricu tutale hè zeru. Chì succede s'ellu ci hè una carica elettrica nantu à una superficia chjusa ?
Supponemu chì ci sia una carica elettrica in u centru di a palla, cum'è mostratu in a figura à fiancu. E quattru linee di u campu elettricu sò descritte cum'è rapprisentanu e linee di altri campi elettrichi chì si movenu da u centru di a sfera perpendicularmente à a superficia di a sfera. Ogni linea hè perpendiculare à a superficia di a palla, attraversu a quale forma un angulu di 0.o cù una linea nurmale perpendiculare à a superficia di a palla.
Flussu elettricu nantu à a palla: Φ = E A.
A formula di a forza di u campu elettricu hè E = kq / r2 , è l'equazione di a superficia di a sfera hè A = 4 pr2 cusì chì a formula di u flussu elettricu cambia à:
Sè a carica à u centru di a palla hè + 2Q, tandu u flussu elettricu nantu à a palla hè
Basatu annantu à a formula di u flussu elettricu, si cunclude chì s'ellu ci hè una carica elettrica in a superficia sferica chjusa,
U valore di u flussu elettricu nantu à a palla ùn dipende micca da u diametru o da u raghju di a palla. A magnitudine di u flussu elettricu hè 4πk volte a carica elettrica tutale in a palla, o 1/εo volte a carica elettrica tutale in a palla.
Unità di flussu elettricu
A formula basica di u flussu elettricu hè F = EA, induve E hè a forza di u campu elettricu è A hè a superficia. L'unità di u campu elettricu hè Newton per Coulomb (N/C), è l'unità di superficia hè u metru quadru (m2 ) cusì chì l'unità di flussu elettricu hè Newton metru quadru per Coulomb (Nm2 / C).
