Lantarki Mai Sauƙi

A cikin batun Filin Wutar Lantarki , mun tattauna ma'anar da dabarar filin lantarki wanda za a iya amfani da shi don ƙididdige ƙarfin filin lantarki da cajin lantarki ɗaya ya samar, cajin lantarki da yawa ko ta hanyar rarraba cajin lantarki. Lissafin ƙarfin filin lantarki da cajin lantarki ko cajin lantarki biyu ya samar ana iya warware shi cikin sauƙi ta amfani da dabarar ƙarfin filin lantarki. Idan abin da aka ƙididdige shine ƙarfin filin lantarki da rarraba cajin lantarki ya samar, lissafin ya fi rikitarwa idan ana amfani da dabarar ƙarfin filin lantarki amma ya fi sauƙi idan ana amfani da dokar Gauss . Kafin yin nazarin dokar Gauss sosai, da farko a fahimci kwararar lantarki saboda ana amfani da manufar kwararar lantarki a cikin dokar Gauss.

Fahimtar Hasken Lantarki

Kalmar flux ta fito ne daga kalmar Latin, fluere , wadda ke nufin gudana. A zahiri, za a iya bayyana flux ta lantarki a matsayin kwararar filin lantarki. Kalmar kwarara a nan ba ta nuna filin lantarki yana gudana kamar ruwa mai gudana ba, amma tana bayyana kasancewar filin lantarki wanda ke nuni zuwa wani alkibla. A cikin batun Layin Filin Lantarki, an bayyana cewa ana iya ganin filayen lantarki ko kuma a nuna su ta amfani da layukan filin lantarki, don haka flux kuma ana nuna su a matsayin layukan filin lantarki. Don haka flux shine layukan filin lantarki da ke ratsa wani yanki na saman, kamar yadda aka misalta a hoton da ke ƙasa.

Tsarin dabara 

A lissafi, kwararar lantarki samfurin filin lantarki ne (E), yankin saman (A) da kuma cosine na kusurwar da ke tsakanin Lantarki Mai Sauƙi 1Layukan filin lantarki tare da layukan yau da kullun da ke tsaye a saman.

Φ = EA cos θ …………. (Daidaitawa 1)

Idan layukan filin lantarki suna daidai da yankin saman da suke wucewa kamar yadda yake a hoton, to kusurwar da ke tsakanin layukan filin lantarki da layin da aka saba ita ce 0o, inda cos 0o = 1. Don haka dabarar Lantarki Mai Sauƙi 2an canza zuwa:

Φ = EA cos 0o = EA (1)
Φ = EA …………. (Daidaitawa ta 2)

Dangane da dabarar kwararar da ke sama, za a iya kammala abubuwa da dama. Na farko , kwararar tana kan matsakaicin ƙimarta lokacin da layin filin lantarki ya daidaita da yankin saman domin a cikin wannan yanayin kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada shine 0 o , inda ƙimar cosine na 0 o shine 1. Na biyu , kwararar tana kan mafi ƙarancin ƙimarta lokacin da layin filin lantarki yake daidai da yankin saman saboda a cikin wannan yanayin kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada shine 90 o , inda ƙimar cosine na 90 o shine 0. Na uku , kwararar ta dogara ne akan filin lantarki (E) da yankin saman (A). Baya ga yankin saman murabba'i kamar yadda yake a cikin misalin da ke sama, yankin saman kuma yana iya zama mai siffar ƙwallo da sauransu.

Fuskar da aka Rufe

Ruwan lantarki da aka bayyana a baya ya yi amfani da misalin saman da aka buɗe (faɗin murabba'i ko murabba'i mai siffar murabba'i). Yaya batun ruwan da ke kan saman da aka rufe kamar kube, toshe, ko ƙwallo? A ce akwai layukan filin lantarki da ke ratsawa ta cikin toshe, kamar yadda yake a cikin hoton da ke ƙasa.
Layukan filin lantarki masu launin shuɗi suna daidai da saman saman da ƙasan katako don samar da kusurwa 90o tare da layukan yau da kullun na saman sama da ƙasa. Don haka kwararar da ke kan saman sama da ƙasa na katako shine Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.

Lantarki Mai Sauƙi 3Layukan filin lantarki masu launin rawaya suna daidai da saman gefen dama da hagu na katako don haka suka samar da kusurwa 90o tare da layukan da suka dace na saman gefen hagu da dama. Don haka kwararar da ke saman gefen dama da hagu na toshe shine Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Layukan filin lantarki masu launin ja suna tsaye a saman gaba da baya na tubalin, suna samar da kusurwar 0o tare da layukan da suka dace na saman gaba da na baya. Don haka kwararar ita ce Φ = EA cos 0o = EA (1) = E A.

A cikin hoton da ke sama, ana ganin layukan filin lantarki ja suna motsawa cikin toshe sannan su fita daga toshe. Lokacin da layukan filin lantarki suka shiga toshe kamar akwai caji mara kyau a toshe, kwararar tana da kyau. Akasin haka, lokacin da layukan filin lantarki suka fita daga toshe kamar akwai caji mai kyau a toshe, kwararar lantarki tana da kyau. A cikin inganci ko ba tare da lissafi ba, idan adadin layukan filin lantarki da ke shiga toshe iri ɗaya ne da adadin layukan filin lantarki da ke barin toshe, kwararar da aka samu ba ta da sifili. A adadi ko ta amfani da lissafi, ana ƙididdige kwararar lantarki da ke wucewa ta toshe kamar haka: kwararar da ke shigowa = Φ 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA da kwararar da ke fita = Φ 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = +E A. Jimillar kwararar ita ce Φ = -Φ 1 + Φ 2 = -EA + EA = 0.

Bisa ga lissafin da ke sama, an kammala da cewa jimlar kwararar da ke ratsa toshe, kamar yadda aka nuna a cikin hoton da ke sama, sifili ne. Ana iya cewa jimlar kwararar sifili ne saboda babu cajin lantarki a cikin toshe. Saboda haka, idan babu cajin lantarki a cikin saman da aka rufe kamar toshe, kube, ƙwallo, ko wani abu, jimlar kwararar sifili ne. Me zai faru idan akwai cajin lantarki a cikin saman da aka rufe?

A ce akwai wutar lantarki a tsakiyar filin kamar yadda aka nuna a hoton da ke hannun dama. Layukan filin lantarki guda huɗu da aka nuna suna wakiltar wasu layukan filin lantarki waɗanda ke motsawa daga tsakiyar filin da ke tsaye zuwa saman filin. Kowane layi yana tsaye da saman filin da yake wucewa ta ciki, yana samar da kusurwar 0 ° tare da layin da aka saba da shi a tsaye zuwa saman filin.

Gudun wutar lantarki a cikin sararin samaniya:

Tsarin ƙarfin filin lantarki shine E = k Q / r 2 kuma dabarar yankin saman wani yanki shine A = 4 π r 2 don haka dabarar kwararar ta canza zuwa:

Lantarki Mai Sauƙi 5

Idan cajin da ke tsakiyar ƙwallo shine +2Q to kwararar da ke cikin ƙwallo tana nan

Lantarki Mai Sauƙi 6

Bisa ga dabarar da ke sama, an kammala da cewa idan akwai cajin lantarki a cikin saman zagaye mai rufewa, to ƙimar kwararar da ke cikin zagaye ba ta dogara da diamita ko radius na zagaye ba. Ƙimar kwararar ta ninka 4πk sau jimlar cajin lantarki a cikin zagaye ko kuma 1/ε o sau jimlar cajin lantarki a cikin zagaye.

Na'urar Lantarki Mai Juyawa

Tsarin da ake amfani da shi wajen auna kwarara shine Φ = EA, inda E shine ƙarfin filin lantarki kuma A shine yankin saman. Nau'in filin lantarki shine Newton a kowace Coulomb (N/C) kuma naúrar yankin saman shine mita murabba'i (m2 ) don haka naúrar kwarara shine mita murabba'i na Newton a kowace Coulomb (Nm2 / C).

 

Ku bar sharhi