Nan materyèl sou lwa Coulomb la, yo te etidye fòs ki genyen ant chaj elektrik yo. Nan revizyon chan elektrik yo, yo te diskite sou yon lòt fòm lwa Coulomb la, ki eksprime atravè ekwasyon F = q E, kote F se fòs elektrik la, q se chaj elektrik la, epi E se chan elektrik la. Nou ka di ke lwa Coulomb la se yon lwa fizik ki eksplike relasyon ki genyen ant chaj elektrik (q) ak chan elektrik (E).
Lwa Gauss la se yon lòt lwa fizik ki eksplike relasyon ki genyen ant chaj elektrik ak chan elektrik. Lwa Gauss la te fòmile pa Carl Friedrich Gauss (1777–1855), yon fizisyen teyorik ak matematisyen alman. Chan elektrik ki pwodui pa youn oubyen plizyè chaj elektrik ka fasil pou kalkile lè l sèvi avèk lwa Coulomb la, men kalkil la vin pi konplike si y ap detèmine chan elektrik ki pwodui pa yon distribisyon chaj elektrik. Lwa Gauss la bay yon fason pi fasil pou detèmine chan elektrik ki pwodui pa yon distribisyon chaj elektrik. Anplis de sa, si yo konnen chan elektrik la, yo ka itilize lwa Gauss la pou detèmine distribisyon chaj elektrik ki pwodui chan elektrik la. Sa ki annapre a diskite sou konsèp ak fòmil pou lwa Gauss la.
Konsidere yon chaj elektrik pozitif nan sant boul la jan yo montre nan imaj ki sou bò a. Si reyon boul la se R, alò fòs chan elektrik chaj la pwodui atravè sifas boul la se E = k Q / R2 epi sifas esfè a se A = 4 π R2Pou vizyalize chan elektrik la, yo trase liy chan elektrik, men figi a sèlman montre kat. Piske chaj elektrik la pozitif, yo trase liy chan elektrik yo ki soti nan sant esfè a kote chaj elektrik la ye a, epi chak liy chan elektrik pèpandikilè ak sifas esfè li travèse a. Plis li lwen chaj elektrik la, se plis chan elektrik la piti, kidonk distans ki genyen ant liy chan elektrik yo ogmante tou.
Yo kalkile fli elektrik ki penetre sifas esfè a lè l sèvi avèk fòmil sa a:
Deskripsyon: Φ = flux elektrik, Q = chaj elektrik, k = 9 x 10 9 N m 2 /C 2 , ε o (pèmitivite espas vid) = 8,85 x 10 -12 C 2 /N m 2 , π = 3,14. Baze sou ekwasyon sa a, yo konkli ke flux elektrik ( Φ ) ki pase nan yon sifas esferik pwopòsyonèl ak kantite chaj elektrik (Q) ki ladan l epi li pa depann de reyon esfè a (R).
Figi ki adwat la montre kat sifas fèmen ki gen yon chaj elektrik Q. Premye sifas la esferik pandan ke lòt sifas yo gen fòm iregilye. Chaj elektrik la pozitif, kidonk liy chan elektrik yo reprezante pa kat flèch yo trase ki soti nan chaj la. Kat liy chan elektrik yo pase nan sifas esferik la ak lòt sifas la ki gen yon fòm iregilye. Nan revizyon konsènan flux elektrik yo deklare ke Flux elektrik se liy chan elektrik ki penetre yon sèten sifas.Liy chan elektrik ki penetre tout kat sifas yo se menm bagay la, sa vle di flux elektrik sou tout kat sifas yo gen menm valè a. Flux elektrik ki penetre yon sifas esferik egal a Φ = Q/εo , konsa flux elektrik ki penetre lòt sifas ki gen fòm iregilye yo gen menm valè a tou, sètadi Φ = Q/εoBaze sou eksplikasyon sa a, nou ka konkli ke flux elektrik ki penetre yon sifas fèmen ki gen yon chaj elektrik pa depann de fòm sifas la epi mayitid li se Φ = 4 π k Q = Q/εo.
Figi ki adwat la montre de chaj elektrik andedan yon sifas fèmen. Chaj Q la1 ak Q2 pozitif konsa si yo reprezante li, chak chaj gen yon liy chan elektrik ki penetre soti nan sifas la. Flux elektrik total la se kantite total liy chan elektrik ki penetre soti nan yon sifas fèmen. Paske liy chan elektrik chaj Q yo1 ekivalan a yon flux elektrik Φ = Q1/εo ak liy chaj chan elektrik Q yo2 ekivalan a yon flux elektrik Φ = Q2/εo Lè sa a, kantite total liy chan elektrik yo egal a Q1/εo + K2/εo = 1/εo (Q1 + K2).
Baze sou eksplikasyon sa a, nou ka konkli ke flux elektrik total la se 1/ε o fwa chaj elektrik total la nan sifas fèmen an. Deklarasyon sa a se lwa Gauss la. Matematikman:
Φ total = 1/ε o (Q total ) ———- Ekwasyon lalwa Gauss la
Q total la se kantite total chaj elektrik ki nan yon sifas fèmen. Si gen yon chaj elektrik deyò sifas fèmen an, yo pa pran chaj la an kont paske flux elektrik li pwodui a se zewo. Flux elektrik la se zewo paske liy chan elektrik ki soti nan chaj la penetre nan sifas fèmen an epi yo soti ankò, sa ki fè flux ki kapab lakòz la se zewo. Sifas fèmen an nan lwa Gauss la se yon sifas imajinè ki prezante pou kalkile flux elektrik ki pwodui pa chaj elektrik yo. Nan lòt mo, chaj elektrik yo pa oblije andedan yon sifas fèmen reyèl. Yo ka itilize lwa Gauss la pou detèmine chan elektrik la si yo konnen distribisyon chaj elektrik yo, oubyen yo ka itilize l tou pou detèmine distribisyon chaj elektrik yo si yo konnen chan elektrik la. Yo eksplike itilizasyon lwa Gauss la pou rezoud divès pwoblèm nan atik ki gen tit " Detèmine chan elektrik la lè l sèvi avèk lwa Gauss la".
