Definysje fan 'e elektryske flux
Oangeande it elektryske fjild is de definysje en fergeliking fan it elektryske fjild besprutsen , dy't brûkt wurde kin om de elektryske fjildsterkte te berekkenjen dy't produsearre wurdt troch in elektryske lading, ferskate elektryske ladingen of troch in elektryske ladingsferdieling. De berekkening fan 'e elektryske fjildsterkte produsearre troch in elektryske lading of twa elektryske ladingen wurdt maklik oplost mei de formule fan elektryske fjildsterkte. As wat berekkene wurdt de elektryske fjildsterkte is dy't generearre wurdt troch in elektryske ladingsferdieling, is de berekkening yngewikkelder as de formule foar elektryske fjildsterkte brûkt wurdt, mar it is makliker om de wet fan Gauss te brûken . Foardat jo de wet fan Gauss yngeand bestudearje, moatte jo earst begripe dat elektryske flux is fanwegen it konsept fan elektryske flux dat brûkt wurdt yn 'e wet fan Gauss.
It wurd flux is ôflaat fan it Latynske wurd fluere, dat streame betsjut. Elektryske flux kin ynterpretearre wurde as in elektryske fjildstream. It wurd stream lit hjir net in elektrysk fjild sjen dat streamt lykas streamend wetter, mar ferklearret it bestean fan in elektrysk fjild dat nei in bepaalde rjochting liedt. Oangeande elektryske fjildlinen is útlein dat it elektryske fjild visualisearre of tekene wurdt mei help fan elektryske fjildlinen, en dêrom wurde elektryske fluxen ek wol omskreaun as elektryske fjildlinen. Dus elektryske flux is in elektryske fjildline dy't in spesifyk oerflak passearret, lykas te sjen is yn 'e ûndersteande figuer.
De fergeliking fan 'e elektryske flux
Wiskundich is elektryske flux it produkt fan it elektryske fjild (E), oerflakte (A) en de kosinus fan 'e hoeke tusken de elektryske fjildline en de normale line dy't loodrecht op it oerflak stiet.
F = EA cos θ …………………. (fergeliking 1)
As de elektryske fjildlinen loodrecht steane op it oerflak dat se passearje lykas yn 'e figuer, dan is de hoeke tusken de elektryske fjildline en de normaalline 0 o , wêrby't cos 0 o = 1. Sa feroaret de formule foar elektryske flux nei:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ……………. (Fergeliking 2)
Op basis fan 'e formule konkludearret de boppesteande elektryske flux ferskate dingen. Earst is de elektryske flux maksimaal as de elektryske fjildline loodrecht op it oerflak stiet, om't ûnder dizze tastân de hoeke tusken de elektryske fjildline en de normale line 0o is, wêrby't de kosinus 0o 1 is. Twadde is de elektryske flux minimaal as de elektryske fjildline parallel is oan it oerflak, om't ûnder dizze tastân de hoeke tusken de elektryske fjildline en de normale line 90o is , wêrby't de kosinus 90o 0 is. Tredde hinget de elektryske flux ôf fan it elektryske fjild (E) en it oerflak (A). Neist it fjouwerkante oerflak lykas yn it boppesteande foarbyld, kin it oerflak ek sferysk en oaren wêze.
Elektryske flux op it sletten oerflak
De earder beskreaune elektryske lading brûkt in foarbyld fan in iepen oerflak (fjouwerkant of rjochthoekich oerflak). Hoe dogge elektryske fluxen op sletten oerflakken lykas kubussen, balken of ballen? Stel dat der elektryske fjildlinen binne dy't troch de striel geane, lykas hjirûnder werjûn.
De elektryske fjildlinen dy't blau kleurd binne, falle gear mei de boppeste en ûnderste oerflakken fan 'e striel, sadat se in hoeke fan 90 foarmje.o mei de normale line fan 'e boppeste en ûnderste oerflakken. Sa is de elektryske flux op 'e boppeste en ûnderste oerflakken fan 'e balk F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
De elektryske fjildlinen dy't in giele kleur krije, falle gear mei de rjochter- en lofterkanten fan 'e striel, sadat se in hoeke fan 90 graden meitsje mei de normaalline fan 'e lofter- en rjochterkanten. Sa is de elektryske flux oan 'e rjochter- en lofterkant fan 'e striel F = EA cos 90 graden = EA (0) = 0.
De elektryske fjildlinen krije in reade loodrechte line op 'e foar- en efterflakken fan 'e striel, sadat se in hoeke fan 0 ° meitsje mei de normale line fan 'e foar- en efterflakken. Sa is de elektryske flux F = EA cos 0 ° = EA (1) = EA.
Yn 'e boppesteande figuer bewege sichtbere reade linen fan it elektryske fjild yn 'e striel en bewege dan út 'e striel. As de elektryske fjildlinen yn 'e striel bewege as wie der in negative lading yn 'e striel, is de elektryske flux negatyf. Omkeard, as de elektryske fjildlinen út 'e striel bewege as wie der in positive lading yn 'e striel, is de elektryske flux posityf. Kwalitatyf, as it oantal elektryske fjildlinen dat de striel yngiet gelyk is oan it oantal elektryske fjildlinen dat út 'e striel komt, is de resultearjende elektryske flux nul. Kwantitatyf wurdt de resultearjende elektryske flux dy't troch de striel giet op de folgjende manier berekkene: ynkommende elektryske flux = F1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA en útgeande elektryske flux = F2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + EA. De totale elektryske flux is F = – F1 + F2 = -EA + EA = 0.
Op basis fan 'e boppesteande berekkeningen waard konkludearre dat de totale elektryske flux dy't troch de striel giet lykas yn 'e boppesteande figuer nul is. Der kin sein wurde dat de totale elektryske flux nul is, om't der gjin elektryske lading yn 'e striel is. Dus as der gjin elektryske lading is yn in sletten oerflak lykas balken, kubussen, sfearen, ensfh., is de totale elektryske flux nul. Wat as der in elektryske lading is op in sletten oerflak?
Stel dat der in elektryske lading yn it sintrum fan 'e bal sit, lykas te sjen is yn 'e ôfbylding oan 'e kant. De fjouwer linen fan it elektryske fjild wurde beskreaun as fertsjintwurdigers fan 'e linen fan oare elektryske fjilden dy't út it sintrum fan 'e bol loodrecht op it oerflak fan 'e bol bewege. Elke line stiet loodrecht op it oerflak fan 'e bal, wêrtroch't it in hoeke fan 0 foarmet.o mei in normale line loodrecht op it oerflak fan 'e bal.
Elektryske flux op 'e bal: Φ = E A.
De formule foar de elektryske fjildsterkte is E = kq / r² , en de fergeliking fan it oerflak fan 'e bol is A = 4pr², sadat de formule foar elektryske flux feroaret nei:
As de lading yn it sintrum fan 'e bal + 2Q is, dan is de elektryske flux op 'e bal
Op basis fan 'e formule foar elektryske flux wurdt konkludearre dat as der in elektryske lading is yn it sletten sferyske oerflak,
De wearde fan 'e elektryske flux op 'e bal hinget net ôf fan 'e diameter of radius fan 'e bal. De grutte fan 'e elektryske flux is 4πk kear de totale elektryske lading yn 'e bal, of 1/ε o kear de totale elektryske lading yn 'e bal.
Ienheid fan elektryske flux
De basisformule fan elektryske flux is F = EA, wêrby't E de elektryske fjildsterkte is en A it oerflaktegebiet. De ienheid fan elektrysk fjild is Newton per Coulomb (N/C), en de ienheid fan oerflaktegebiet is de fjouwerkante meter (m² ) , sadat de ienheid fan elektryske flux Newton fjouwerkante meter per Coulomb (Nm² / C) is.
