Definisyon flux elektrik la
Konsènan chan elektrik la, yo te diskite sou definisyon ak ekwasyon chan elektrik la ke yo ka itilize pou kalkile fòs chan elektrik ki pwodui pa yon chaj elektrik, plizyè chaj elektrik oswa pa yon distribisyon chaj elektrik. Kalkil fòs chan elektrik ki pwodui pa yon chaj elektrik oswa de chaj elektrik yo rezoud fasilman lè l sèvi avèk fòmil fòs chan elektrik la. Si sa yo kalkile a se fòs chan elektrik ki pwodui pa yon distribisyon chaj elektrik, kalkil la pi konplike si yo itilize fòmil pou fòs chan elektrik la, men li pi fasil pou itilize lalwa Gauss la . Anvan ou etidye lalwa Gauss la an pwofondè, premye bagay ou dwe fè se konprann flux elektrik la akòz konsèp flux elektrik ki itilize nan lalwa Gauss la.
Mo "flux" la soti nan mo laten an, fluere, ki vle di koule. Nou ka entèprete "flux" elektrik kòm yon koule chan elektrik. Mo "flow" la a pa montre yon chan elektrik k ap koule tankou dlo k ap koule, men li eksplike egzistans yon chan elektrik ki mennen nan yon direksyon patikilye. Konsènan liy chan elektrik yo, yo te eksplike ke yo vizyalize oswa trase chan elektrik la lè l sèvi avèk liy chan elektrik, e pakonsekan yo dekri tou "flux" elektrik kòm liy chan elektrik. Kidonk, "flux" elektrik se yon liy chan elektrik ki pase sou yon sifas espesifik, jan yo montre sa nan figi ki anba a.
Ekwasyon flux elektrik la
Matematikman, fli elektrik se pwodwi chan elektrik la (E), sifas la (A) ak kosinis ang ki genyen ant liy chan elektrik la ak liy nòmal pèpandikilè ak sifas la.
F = EA cos θ ……………. (Ekwasyon 1)
Si liy chan elektrik yo pèpandikilè ak sifas yo pase a jan yo montre nan figi a, alò ang ki genyen ant liy chan elektrik la ak liy nòmal la se 0 ° , kote cos 0 ° = 1. Kidonk, fòmil pou flux elektrik la chanje pou l vin:
F = EA kos 0o = EA (1)
F = EA ………………. (Ekwasyon 2)
Baze sou fòmil la, flux elektrik ki anwo a konkli plizyè bagay. Premyèman, flux elektrik la maksimòm lè liy chan elektrik la pèpandikilè ak sifas la paske nan kondisyon sa a, ang ki genyen ant liy chan elektrik la ak liy nòmal la se 0o, kote kosinis 0o a se 1. Dezyèmman, flux elektrik la minimòm lè liy chan elektrik la paralèl ak sifas la paske nan kondisyon sa a, ang ki genyen ant liy chan elektrik la ak liy nòmal la se 90o , kote kosinis 90o a se 0. Twazyèmman, flux elektrik la depann de chan elektrik la (E) ak sifas la (A). Anplis sifas kare a tankou nan egzanp ki anwo a, sifas la kapab tou esferik ak lòt bagay ankò.
Flux elektrik sou sifas fèmen an
Chaj elektrik ki dekri pi bonè a sèvi ak yon egzanp yon sifas ouvè (sifas kare oswa rektangilè). Kijan flux elektrik yo fonksyone sou sifas fèmen tankou kib, gwo bout bwa, oswa boul? Sipoze gen liy chan elektrik ki pase nan gwo bout bwa a, jan yo montre anba a.
Liy chan elektrik ki gen koulè ble yo koresponn ak sifas anwo ak anba gwo bout bwa a pou yo fòme yon ang 90 degre.o avèk liy nòmal sifas anwo ak anba yo. Kidonk, flux elektrik la sou sifas anwo ak anba gwo bout bwa a se F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Liy chan elektrik yo ki gen koulè jòn koresponn ak sifas bò dwat ak bò gòch gwo bout bwa a, sa fè yo kreye yon ang 90 ° ak liy nòmal sifas bò gòch ak bò dwat yo. Kidonk, flux elektrik la sou bò dwat ak bò gòch gwo bout bwa a se F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
Liy chan elektrik yo resevwa yon pèpandikilè wouj ak sifas devan ak dèyè gwo bout bwa a pou yo kreye yon ang 0 ° ak liy nòmal sifas devan ak dèyè yo. Kidonk, flux elektrik la se F = EA cos 0 ° = EA (1) = E A.
Nan figi ki anwo a, liy wouj vizib nan chan elektrik la deplase nan gwo bout bwa a epi answit deplase soti nan gwo bout bwa a. Lè liy chan elektrik yo deplase nan gwo bout bwa a kòmsi gen yon chaj negatif andedan gwo bout bwa a, flux elektrik la negatif. Okontrè, lè liy chan elektrik yo deplase soti nan gwo bout bwa a kòmsi gen yon chaj pozitif andedan gwo bout bwa a, flux elektrik la pozitif. Kalitativman, si kantite liy chan elektrik ki antre nan gwo bout bwa a egal ak kantite liy chan elektrik ki soti nan gwo bout bwa a, flux elektrik ki rezilta a se zewo. Kantitativman, flux elektrik ki rezilta a ki pase nan gwo bout bwa a kalkile nan fason sa a: flux elektrik k ap rantre = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA ak flux elektrik k ap soti = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + E A. Flux elektrik total la se F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Baze sou kalkil ki anwo yo, yo te konkli ke flux elektrik total ki pase nan gwo bout bwa a jan yo montre figi ki anwo a se zewo. Nou ka di ke flux elektrik total la se zewo paske pa gen chaj elektrik nan gwo bout bwa a. Donk, si pa gen chaj elektrik nan yon sifas fèmen tankou gwo bout bwa, kib, esfè, elatriye, flux elektrik total la se zewo. E si gen yon chaj elektrik sou yon sifas fèmen?
Ann sipoze gen yon chaj elektrik nan sant boul la, jan yo montre nan figi ki sou bò a. Kat liy chan elektrik yo dekri kòm reprezante liy lòt chan elektrik ki deplase soti nan sant esfè a pèpandikilè ak sifas esfè a. Chak liy pèpandikilè ak sifas boul la, kote li fòme yon ang 0.o ak yon liy nòmal pèpandikilè ak sifas boul la.
Flux elektrik sou boul la: Φ = E A.
Fòmil fòs chan elektrik la se E = kq / r² , epi ekwasyon sifas esfè a se A = 4 pr² , sa ki fè fòmil flux elektrik la chanje pou l vin:
Si chaj ki nan sant boul la se + 2Q, alò flux elektrik ki sou boul la se
Baze sou fòmil flux elektrik la, yo konkli ke si gen yon chaj elektrik nan sifas esferik fèmen an,
Valè flux elektrik ki sou boul la pa depann de dyamèt oswa reyon boul la. Magnitud flux elektrik la se 4πk fwa chaj elektrik total ki nan boul la, oswa 1/εo fwa chaj elektrik total ki nan boul la.
Inite flux elektrik
Fòmil debaz flux elektrik la se F = EA, kote E se fòs chan elektrik la epi A se sifas la. Inite chan elektrik la se Newton pa Coulomb (N/C), epi inite sifas la se mèt kare a (m2 ) , kidonk inite flux elektrik la se Newton mèt kare pa Coulomb (Nm2 / C).
