Diffiniad o'r fflwcs trydanol
O ran y maes trydanol, trafodwyd diffiniad a hafaliad y maes trydanol , y gellir ei ddefnyddio i gyfrifo cryfder y maes trydanol a gynhyrchir gan wefr drydanol, sawl gwefr drydanol neu gan ddosbarthiad gwefr drydanol. Mae cyfrifiad cryfder y maes trydanol a gynhyrchir gan wefr drydanol neu ddau wefr drydanol yn hawdd ei ddatrys gan ddefnyddio fformiwla cryfder maes trydanol. Os yw'r hyn a gyfrifir yn gryfder y maes trydanol a gynhyrchir gan ddosbarthiad gwefr drydanol, mae'r cyfrifiad yn fwy cymhleth os defnyddir y fformiwla ar gyfer cryfder maes trydanol, ond mae'n haws defnyddio cyfraith Gauss . Cyn astudio cyfraith Gauss yn fanwl, deallwch yn gyntaf fod fflwcs trydanol oherwydd y cysyniad o fflwcs trydanol a ddefnyddir yng nghyfraith Gauss.
Mae'r gair fflwcs yn deillio o'r gair Lladin, fluere, sy'n golygu llifo. Gellir dehongli fflwcs trydanol fel llif maes trydanol. Nid yw'r gair llif yma yn dangos maes trydanol yn llifo fel dŵr sy'n llifo, ond mae'n egluro bodolaeth maes trydanol sy'n arwain i gyfeiriad penodol. O ran llinellau maes trydanol, eglurwyd bod y maes trydanol yn cael ei ddelweddu neu ei luniadu gan ddefnyddio llinellau maes trydanol, ac felly disgrifir fflwcsau trydanol hefyd fel llinellau maes trydanol. Felly mae fflwcs trydanol yn llinell maes trydanol sy'n mynd heibio arwynebedd penodol, fel y dangosir yn y ffigur isod.
Hafaliad y fflwcs trydanol
Yn fathemategol, fflwcs trydanol yw cynnyrch y maes trydanol (E), arwynebedd yr wyneb (A) a chosin yr ongl rhwng llinell y maes trydanol a'r llinell normal sy'n berpendicwlar i'r wyneb.
F = EA cos θ ……………. (Haliad 1)
Os yw'r llinellau maes trydan yn berpendicwlar i'r arwynebedd maen nhw'n mynd drwyddo fel yn y ffigur, yna'r ongl rhwng y llinell maes trydan a'r llinell normal yw 0 o , lle mae cos 0 o = 1. Felly, mae'r fformiwla ar gyfer fflwcs trydan yn newid i:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ……………. (Hafaliad 2)
Yn seiliedig ar y fformiwla, mae'r fflwcs trydan uchod yn dod i'r casgliad sawl peth. Yn gyntaf, mae'r fflwcs trydan ar ei uchaf pan fydd llinell y maes trydan yn berpendicwlar i'r arwynebedd oherwydd yn yr amod hwn mae'r ongl rhwng llinell y maes trydan a'r llinell normal yn 0o, lle mae'r cosin 0o yn 1. Yn ail, mae'r fflwcs trydan ar ei leiaf pan fydd llinell y maes trydan yn gyfochrog â'r arwynebedd oherwydd yn yr amod hwn mae'r ongl rhwng llinell y maes trydan a'r llinell normal yn 90o , lle mae'r cosin 90o yn 0. Yn drydydd, mae'r fflwcs trydan yn dibynnu ar y maes trydan (E) a'r arwynebedd (A). Yn ogystal â'r arwynebedd sgwâr fel yn yr enghraifft uchod, gall yr arwynebedd hefyd fod yn sfferig ac eraill.
Fflwcs trydanol ar yr wyneb caeedig
Mae'r gwefr drydanol a ddisgrifiwyd yn gynharach yn defnyddio enghraifft o arwyneb agored (arwynebedd sgwâr neu betryal). Sut mae fflwcs trydanol yn symud ar arwynebau caeedig fel ciwbiau, trawstiau, neu beli? Tybiwch fod llinellau maes trydanol yn mynd trwy'r trawst, fel y dangosir isod.
Mae'r llinellau maes trydan sydd wedi'u lliwio'n las yn cyd-daro ag arwynebau uchaf ac isaf y trawst fel eu bod yn ffurfio ongl o 90o gyda llinell normal yr arwynebau uchaf ac isaf. Felly, y fflwcs trydanol ar arwynebau uchaf ac isaf y trawst yw F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Mae'r llinellau maes trydanol sydd wedi cael lliw melyn yn cyd-daro ag arwynebau ochr dde a chwith y trawst fel eu bod yn creu ongl o 90 ° gyda llinell normal yr arwynebau ochr chwith a dde. Felly, y fflwcs trydanol ar ochr dde a chwith y trawst yw F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
Rhoddir perpendicwlar coch i linellau'r maes trydan i arwynebau blaen a chefn y trawst fel eu bod yn creu ongl 0 o gyda llinell normal yr arwynebau blaen a chefn. Felly, y fflwcs trydan yw F = EA cos 0 o = EA (1) = EA.
Yn y ffigur uchod, mae llinellau coch gweladwy'r maes trydan yn symud i mewn i'r trawst ac yna'n symud allan o'r trawst. Pan fydd y llinellau maes trydan yn symud i mewn i'r trawst fel pe bai gwefr negatif y tu mewn i'r trawst, mae'r fflwcs trydan yn negatif. I'r gwrthwyneb, pan fydd y llinellau maes trydan yn symud allan o'r trawst fel pe bai gwefr bositif y tu mewn i'r trawst, mae'r fflwcs trydan yn bositif. Yn ansoddol, os yw nifer y llinellau maes trydan sy'n mynd i mewn i'r trawst yn hafal i nifer y llinellau maes trydan sy'n dod allan o'r trawst, mae'r fflwcs trydan canlyniadol yn sero. Yn feintiol, cyfrifir y fflwcs trydan canlyniadol sy'n mynd trwy'r trawst yn y ffordd ganlynol: fflwcs trydan sy'n dod i mewn = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA a fflwcs trydan sy'n mynd allan = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + EA. Cyfanswm y fflwcs trydan yw F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Yn seiliedig ar y cyfrifiadau uchod, daethpwyd i'r casgliad bod cyfanswm y fflwcs trydan sy'n mynd trwy'r trawst fel yn y ffigur uchod yn sero. Gellir dweud bod cyfanswm y fflwcs trydan yn sero oherwydd nad oes gwefr drydanol yn y trawst. Felly os nad oes gwefr drydanol mewn arwyneb caeedig fel trawstiau, ciwbiau, sfferau, ac ati, mae cyfanswm y fflwcs trydanol yn sero. Beth os oes gwefr drydanol ar arwyneb caeedig?
Tybiwch fod gwefr drydanol yng nghanol y bêl, fel y dangosir yn y ffigur ar yr ochr. Disgrifir y pedair llinell o'r maes trydanol fel rhai sy'n cynrychioli llinellau meysydd trydanol eraill sy'n symud allan o ganol y sffêr yn berpendicwlar i wyneb y sffêr. Mae pob llinell yn berpendicwlar i wyneb y bêl, a thrwy hynny mae'n ffurfio ongl o 0.o gyda llinell arferol yn berpendicwlar i wyneb y bêl.
Fflwcs trydanol ar y bêl: Φ = E A.
Fformiwla cryfder y maes trydan yw E = kq / r² , a hafaliad arwynebedd y sffêr yw A = 4pr² fel bod fformiwla fflwcs trydan yn newid i:
Os yw'r gwefr yng nghanol y bêl yn + 2Q, yna'r fflwcs trydanol ar y bêl yw
Yn seiliedig ar y fformiwla fflwcs trydanol, y casgliad yw, os oes gwefr drydanol yn yr arwyneb sfferig caeedig,
Nid yw gwerth y fflwcs trydanol ar y bêl yn dibynnu ar ddiamedr na radiws y bêl. Mae maint y fflwcs trydanol yn 4πk gwaith cyfanswm y gwefr drydanol yn y bêl, neu 1/ε o waith cyfanswm y gwefr drydanol yn y bêl.
Uned o fflwcs trydan
Y fformiwla sylfaenol ar gyfer fflwcs trydan yw F = EA, lle mae E yn gryfder y maes trydan ac A yw'r arwynebedd. Uned y maes trydan yw Newton fesul Coulomb (N/C), ac uned yr arwynebedd yw'r metr sgwâr (m² ) fel bod uned y fflwcs trydan yn Newton metr sgwâr fesul Coulomb (Nm² / C).
