Eremu elektrikoaren gaian , karga elektriko batek, hainbat karga elektrikok edo karga elektrikoen banaketa batek sortutako eremu elektrikoaren indarra kalkulatzeko erabil daitekeen eremu elektrikoaren definizioa eta formula aztertu ditugu. Karga elektriko batek edo bi karga elektrikok sortutako eremu elektrikoaren indarraren kalkulua erraz konpontzen da eremu elektrikoaren indarren formula erabiliz. Kalkulatzen dena karga elektrikoaren banaketa batek sortutako eremu elektrikoaren indarra bada, kalkulua konplexuagoa da eremu elektrikoaren indarren formula erabiliz gero, baina errazagoa Gauss-en legea erabiliz gero . Gauss-en legea sakon aztertu aurretik, lehenik eta behin ulertu fluxu elektrikoa, fluxu elektrikoaren kontzeptua Gauss-en legean erabiltzen baita.
Fluxu elektrikoa ulertzea
Fluxu hitza latinezko fluere hitzetik dator , eta isuri esan nahi du. Literalki, fluxu elektrikoa eremu elektriko baten fluxu gisa defini daiteke. Hemen fluxu hitzak ez du ur korrontearen antzera isurtzen den eremu elektriko bat adierazten, baizik eta norabide jakin batera seinalatzen duen eremu elektriko baten presentzia deskribatzen du. Eremu Elektrikoen Lerroen gaian, azaldu zen eremu elektrikoak eremu elektrikoen lerroen bidez bistaratzen edo irudikatzen direla, beraz, fluxua ere eremu elektrikoen lerro gisa irudikatzen da. Beraz, fluxua gainazal jakin bat zeharkatzen duten eremu elektrikoen lerroak dira, beheko irudian ikusten den bezala.
Formula
Matematikoki, fluxu elektrikoa eremu elektrikoaren (E), azaleraren (A) eta bien arteko angeluaren kosinuaren biderkadura da.
gainazalarekiko perpendikularrak diren lerro normalak dituzten eremu elektrikoen lerroak.
Φ = EA cos θ ………………. (1. ekuazioa)
Eremu elektrikoaren lerroak irudian bezala zeharkatzen duten gainazalarekiko perpendikularrak badira, eremu elektrikoaren lerroen eta lerro normalaren arteko angelua 0 da.o, non cos 0 deno = 1. Beraz, formula
eraldatua:
Φ = EA cos 0o = EA (1)
Φ = EA ………………. (2. ekuazioa)
Goiko fluxu-formulan oinarrituta, hainbat gauza ondoriozta daitezke. Lehenik eta behin , fluxua bere balio maximoan dago eremu elektrikoaren lerroa gainazalarekiko perpendikularra denean, baldintza horretan eremu elektrikoaren lerroaren eta lerro normalaren arteko angelua 0 o baita, non 0 o -ren kosinuaren balioa 1 den. Bigarrenik , fluxua bere balio minimoan dago eremu elektrikoaren lerroa gainazalarekiko paraleloa denean, baldintza horretan eremu elektrikoaren lerroaren eta lerro normalaren arteko angelua 90 o baita, non 90 o -ren kosinuaren balioa 0 den. Hirugarrenik , fluxua eremu elektrikoaren (E) eta gainazalaren (A) araberakoa da. Goiko adibidean bezala gainazal angeluzuzenaz gain, gainazala esferikoa ere izan daiteke, etab.
Estalitako gainazala
Aurretik deskribatutako fluxu elektrikoak gainazal ireki baten adibidea erabili zuen (azalera karratua edo angeluzuzena). Zer gertatzen da kubo, bloke edo esfera bezalako gainazal itxi bateko fluxuarekin? Demagun bloketik igarotzen diren eremu elektriko lerroak daudela, beheko irudian bezala.
Urdin koloreko eremu elektrikoaren lerroak izpiaren goiko eta beheko gainazalekin bat datoz, 90°-ko angelua osatuz.o goiko eta beheko gainazalen lerro normalekin. Beraz, habearen goiko eta beheko gainazaletako fluxua Φ = EA cos 90 da.o = EA (0) = 0.
Horiz koloreztatutako eremu elektrikoaren lerroak izpiaren eskuin eta ezkerreko gainazalekin bat datoz, 90°-ko angelua osatuz.o ezkerreko eta eskuineko gainazalen lerro normalekin. Beraz, blokearen eskuineko eta ezkerreko gainazalen fluxua Φ = EA cos 90 da.o = EA (0) = 0.
Gorriz koloreztatutako eremu elektrikoaren lerroak blokearen aurrealdeko eta atzeko gainazalekiko perpendikularrak dira, 0 angelua osatuz.o aurrealdeko eta atzeko gainazalen lerro normalekin. Beraz, fluxua Φ = EA cos 0 dao = EA (1) = E A.
Goiko irudian, eremu elektriko gorriak blokean sartzen eta gero bloketik irteten ikusten dira. Eremu elektriko lerroak blokean sartzen direnean, blokean karga negatibo bat balego bezala, fluxua negatiboa da. Alderantziz, eremu elektriko lerroak bloketik irteten direnean, blokean karga positiboa balego bezala, fluxu elektrikoa positiboa da. Kualitatiboki edo kalkulurik gabe, blokean sartzen diren eremu elektriko lerroen kopurua bloketik irteten diren eremu elektriko lerroen kopuruaren berdina bada, emaitza den fluxua zero da. Kuantitatiboki edo kalkuluak erabiliz, bloketik igarotzen den emaitza den fluxu elektrikoa honela kalkulatzen da: sarrerako fluxua = Φ 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA eta irteerako fluxua = Φ 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = +E A. Fluxu osoa Φ = -Φ 1 + Φ 2 = -EA + EA = 0 da.
Goiko kalkuluetan oinarrituta, ondorioztatzen da bloketik igarotzen den fluxu osoa, goiko irudian erakusten den bezala, zero dela. Esan daiteke fluxu osoa zero dela blokearen barruan karga elektrikorik ez dagoelako. Beraz, bloke, kubo, esfera edo beste objektu bat bezalako gainazal itxi batean karga elektrikorik ez badago, fluxu osoa zero da. Zer gertatzen da gainazal itxiaren barruan karga elektrikoa badago?
Demagun esferaren erdigunean karga elektriko bat dagoela, eskuineko irudian erakusten den bezala. Irudikatutako lau eremu elektriko-lerroek esferaren erdigunetik kanporantz mugitzen diren beste eremu elektriko-lerro batzuk adierazten dituzte, esferaren gainazalarekiko perpendikularrak direnak. Lerro bakoitza zeharkatzen duen esferaren gainazalarekiko perpendikularra da, 0 ° -ko angelua osatuz esferaren gainazalarekiko perpendikularra den lerro normalarekin.
Esferako fluxu elektrikoa:
Eremu elektrikoaren intentsitatearen formula E = k Q / r 2 da eta esfera baten azaleraren formula A = 4 π r 2 , beraz, fluxuaren formula honela aldatzen da:
![]()
Esferaren erdiguneko karga +2Q bada, orduan esferako fluxua hau da:
![]()
Goiko formulan oinarrituta, ondorioztatzen da gainazal esferiko itxi baten barruan karga elektrikoa badago, esferaren fluxu-balioa ez dagoela esferaren diametroaren edo erradioaren araberakoa. Fluxu-balioa esferaren barruko karga elektriko totalaren 4πk bider edo esferaren barruko karga elektriko totalaren 1/εo bider da .
Fluxu Elektriko Unitatea
Fluxuaren oinarrizko formula Φ = EA da, non E eremu elektrikoaren indarra eta A azalera den. Eremu elektrikoaren unitatea Newton Coulomb bakoitzeko (N/C) da eta azaleraren unitatea metro karratua (m2 ) , beraz, fluxuaren unitatea Newton metro karratu Coulomb bakoitzeko ( Nm2 /C) da .