Beispiel für elektrischen Fluss

4 Beispiele für Aufgaben zum elektrischen Fluss

1. Elektrisches Feld von 8000 N/C senkrecht auf eine quadratische Fläche mit einer Oberfläche von 10 m². Bestimmen elektrischer Fluss das die quadratische Oberfläche durchdringt!
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Elektrisches Feld (E) = 8000 N/C
Oberfläche (A) = 10 m²
θ = 0^o (elektrische Feldlinien fallen mit Normalenlinien zusammen)
Gefragt: Elektrischer Fluss (Φ)
Antwort:

Formel für den elektrischen Fluss:

Φ = EA cos θ
Beschreibung: Φ = elektrischer Fluss (Nm)²/C), E = elektrische Feldstärke (N/C), A = Oberfläche (m²)²), θ = Winkel zwischen der elektrischen Feldlinie und der Normalen (der Linie, die senkrecht zur Oberfläche steht).

Die Stärke des elektrischen Flusses:

Φ = EA cos θ = (8000)(10)(cos 0) = (8000)(10)(1) = 80.000 = 8 x 10 ⁴ Nm ² /C

2. Ein elektrisches Feld von 5000 N/C durchdringt eine quadratische Fläche und bildet einen Winkel von 60°.^o zur Normalen. Die Oberfläche des Quadrats beträgt 2 m².²Bestimmen Sie den elektrischen Fluss durch die quadratische Oberfläche!
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Elektrisches Feld (E) = 5000 N/C
Oberfläche (A) = 2 m²
θ = 60^o
Gefragt: Elektrischer Fluss (Φ)
Antwort:
Elektrischer Fluss:
Φ = EA cos θ = (5000)(2)(cos 60) = (5000)(2)(0,5) = 5000 = 5 x 10³ Nm²/C

3. Ein elektrisches Feld von 4000 N/C durchdringt die Oberfläche eines Blocks (siehe Abbildung unten). Der Block ist 2 Meter lang, 1 Meter breit und 1 Meter hoch. Bestimmen Sie den elektrischen Fluss durch den Block!
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Elektrisches Feld (E) = 5000 N/C
Oberfläche (A) = 2 m²
Gefragt: Elektrischer Fluss (Φ)
Antwort:

Elektrischer Fluss durch den Block

Ausgehend von der Abbildung sind die rot gefärbten elektrischen Feldlinien senkrecht zur Oberfläche des Blocks, sodass sie mit der Normalenlinie übereinstimmen (und einen Winkel von 0 ^° bilden ), während die anderen elektrischen Feldlinien parallel zur Oberfläche verlaufen, sodass sie senkrecht zur Normalenlinie stehen (und einen Winkel von 90 ^° bilden ).

Die roten elektrischen Feldlinien treten in den Block ein, verlaufen aber von ihm weg. Wenn die Feldlinien in den Block eintreten, ist es so, als befände sich im Inneren des Blocks eine negative Ladung, daher ist der elektrische Fluss negativ. Umgekehrt, wenn die Feldlinien vom Block weglaufen, ist es so, als befände sich im Inneren des Blocks eine positive Ladung, daher ist der elektrische Fluss positiv. Die in den Block eintretenden Feldlinien sind gleich den austretenden, daher ist der resultierende elektrische Fluss null.

4. Eine Kugel hat einen Radius von 0,5 Metern und trägt in ihrem Mittelpunkt eine elektrische Ladung von 10 μC. Bestimmen Sie den elektrischen Fluss durch die Kugel!
Diskussion
Es ist bekannt, dass:
Der Radius des Balls (r) beträgt 0,5 Meter.
Elektrische Ladung (Q) = 10 μC = 10 x 10^-6 C
Gefragt: Elektrischer Fluss (Φ)
Antwort:

Elektrisches Feld:

E = kq/r²
E = (9 x 10⁹ Nm²/C²)(10 x 10^-6 C) / 0,5²
E = (90 x 10³) / 0,25
E = 360 x 10³
E = 3,60 x 10⁵ N / C

Oberfläche der Kugel:

A = 4 π r ² = 4 (3,14)(0,5) ² = (12,56)(0,25) = 3,14 m ²

Elektrischer Fluss:

Die elektrischen Feldlinien verlaufen senkrecht zur Oberfläche und fallen mit der Normalen zusammen, sodass der gebildete Winkel 0 beträgt.^o.
Φ = EA cos θ
Φ = (3,60 x 10⁵)(3,14)(cos 0)
Φ = (11,304 x 10⁵) (1)
Φ = 11,304 x 10⁵
Φ = 1,13 x 10⁶ Nm²/C