Ma'anar kwararar wutar lantarki
Dangane da filin lantarki, an tattauna ma'anar da daidaiton filin lantarki wanda za a iya amfani da shi don ƙididdige ƙarfin filin lantarki da cajin lantarki, cajin lantarki da yawa ko kuma ta hanyar rarraba cajin lantarki. Lissafin ƙarfin filin lantarki da cajin lantarki ko cajin lantarki biyu ke samarwa 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 ke samarwa, lissafin ya fi rikitarwa idan aka yi amfani da dabarar ƙarfin filin lantarki, amma ya fi sauƙi a yi amfani da dokar Gauss . Kafin a yi nazarin dokar Gauss sosai, da farko a fahimci cewa kwararar lantarki saboda ra'ayin kwararar lantarki da ake amfani da ita a dokar Gauss.
Kalmar flux ta samo asali ne daga kalmar Latin, fluere, wadda ke nufin gudana. Ana iya fassara flux ta lantarki a matsayin kwararar filin lantarki. Kalmar kwarara a nan ba ta nuna filin lantarki da ke gudana kamar ruwa mai gudana ba, amma tana bayyana wanzuwar filin lantarki da ke kaiwa ga wani takamaiman alkibla. Dangane da layukan filin lantarki, an bayyana cewa ana iya ganin filin lantarki ko zana shi ta amfani da layukan filin lantarki, don haka kwararar lantarki kuma ana bayyana su a matsayin layukan filin lantarki. Don haka kwararar lantarki layin filin lantarki ne wanda ke wucewa ta wani yanki na musamman, kamar yadda aka misalta a cikin hoton da ke ƙasa.
Daidaiton kwararar wutar lantarki
A lissafi, kwararar lantarki samfurin filin lantarki ne (E), yankin saman (A) da kuma cosine na kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada da ke daidai da saman.
F = EA cos θ………………. (Kishi na 1)
Idan layukan filin lantarki suna daidai da yankin saman da suke wucewa kamar yadda yake a cikin hoton, to kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada shine 0 o , inda cos 0 o = 1. Don haka, dabarar kwararar lantarki tana canzawa zuwa:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA …………. (Daidaitawa ta 2)
Dangane da dabarar, kwararar lantarki da ke sama tana kammala abubuwa da yawa. Na farko, kwararar lantarki tana da matuƙar yawa lokacin da layin filin lantarki ya daidaita da yankin saman domin a wannan yanayin kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada shine 0o, inda cosine 0o yake 1. Na biyu, kwararar lantarki tana da ƙaranci lokacin da layin filin lantarki yake daidai da yankin saman domin a wannan yanayin kusurwar da ke tsakanin layin filin lantarki da layin al'ada shine 90o , inda cosine 90o yake 0. Na uku, kwararar lantarki ta dogara ne akan filin lantarki (E) da yankin saman (A). Baya ga yankin saman mai siffar murabba'i kamar yadda yake a cikin misalin da ke sama, yankin saman kuma yana iya zama mai siffar murabba'i da sauransu.
Ruwan lantarki a saman da aka rufe
Cajin wutar lantarki da aka bayyana a baya yana amfani da misalin fili mai buɗewa (faɗin saman murabba'i ko murabba'i mai kusurwa huɗu). Ta yaya kwararar wutar lantarki ke gudana a saman da aka rufe kamar cubes, katako, ko ƙwallo? A ce akwai layukan filin lantarki da ke ratsa ta cikin katako, kamar yadda aka nuna a ƙasa.
Layukan filin lantarki waɗanda aka yi musu launin shuɗi sun yi daidai da saman sama da ƙasa na katako don haka suka samar da kusurwar 90o tare da layin al'ada na saman saman da ƙasa. Saboda haka, kwararar wutar lantarki a saman saman da ƙasan katako shine F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Layukan filin lantarki waɗanda aka ba su launin rawaya suna daidai da saman gefen dama da hagu na katakon don haka suna ƙirƙirar kusurwar 90 o tare da layin al'ada na saman gefen hagu da dama. Don haka, kwararar wutar lantarki a gefen dama da hagu na katakon shine F = EA cos 90 o = EA (0) = 0.
Layukan filin lantarki an ba su ja a tsaye a saman gaba da baya na katakon don su samar da kusurwar 0 o tare da layin da aka saba amfani da shi na saman gaba da baya. Don haka, kwararar wutar lantarki ita ce F = EA cos 0 o = EA (1) = E A.
A cikin hoton da ke sama, layukan ja da ake iya gani na filin lantarki suna motsawa cikin katako sannan su fita daga katakon. Lokacin da layukan filin lantarki suka motsa cikin katakon kamar akwai caji mara kyau a cikin katakon, kwararar wutar lantarki tana da kyau. Akasin haka, lokacin da layukan filin lantarki suka motsa daga katakon kamar akwai caji mai kyau a cikin katakon, kwararar wutar lantarki tana da kyau. A cikin inganci, idan adadin layukan filin lantarki da ke shiga katakon ya yi daidai da adadin layukan filin lantarki da ke fitowa daga katakon, kwararar wutar lantarki da ke fitowa daga katakon sifili ne. A adadi, ana ƙididdige kwararar wutar lantarki da ke wucewa ta katakon ta hanyar da ke ƙasa: kwararar wutar lantarki mai shigowa = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA da kwararar wutar lantarki mai fita = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + E A. Jimillar kwararar wutar lantarki shine F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Bisa ga lissafin da ke sama, an kammala da cewa jimlar kwararar wutar lantarki da ke ratsa ta cikin hasken kamar yadda yake a cikin hoton da ke sama sifili ne. Ana iya cewa jimlar kwararar wutar lantarki sifili ne saboda babu cajin wutar lantarki a cikin hasken. Don haka idan babu cajin wutar lantarki a cikin rufin da aka rufe kamar katako, cubes, spirals, da sauransu, jimlar kwararar wutar lantarki sifili ne. Me zai faru idan akwai cajin wutar lantarki a kan rufin da aka rufe?
A ce akwai caji na lantarki a tsakiyar ƙwallon, kamar yadda aka nuna a hoton da ke gefe. Layuka huɗu na filin lantarki an bayyana su a matsayin waɗanda ke wakiltar layukan sauran filayen lantarki waɗanda ke motsawa daga tsakiyar ƙwallon zuwa saman ƙwallon. Kowane layi yana tsaye a saman ƙwallon, ta inda yake samar da kusurwar 0o tare da layi na yau da kullun a tsaye a saman ƙwallon.
Fitowar wutar lantarki a kan ƙwallon: Φ = E A.
Tsarin ƙarfin filin lantarki shine E = kq / r 2 , kuma daidaiton yankin saman ƙwallo shine A = 4 pr 2 don haka dabarar kwararar lantarki ta canza zuwa:
Idan cajin da ke tsakiyar ƙwallon ya kasance + 2Q, to wutar lantarki da ke kan ƙwallon tana nan.
Dangane da tsarin kwararar wutar lantarki, an kammala da cewa idan akwai caji na lantarki a saman zagaye mai rufewa,
Darajar kwararar lantarki a kan ƙwallon ba ta dogara da diamita ko radius na ƙwallon ba. Girman kwararar lantarki ya ninka jimlar cajin lantarki a cikin ƙwallon sau 4πk, ko kuma sau 1/ε o jimlar cajin lantarki a cikin ƙwallon.
Naúrar kwararar lantarki
Tsarin kwararar lantarki na asali shine F = 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 kwararar lantarki shine mita murabba'i na Newton a kowace Coulomb (Nm 2 /C).
