Электр агымынын аныктамасы
Электр талаасына байланыштуу анын аныктамасы жана теңдемеси талкууланды. электр талаасы аны электр заряды, бир нече электр заряддары же электр зарядынын бөлүштүрүлүшү менен пайда болгон электр талаасынын күчүн эсептөө үчүн колдонсо болот. Электр заряды же эки электр заряды менен пайда болгон электр талаасынын күчүн эсептөө электр талаасынын күчүн эсептөө формуласын колдонуу менен оңой эле чечилет. Эгерде эсептелген нерсе электр зарядынын бөлүштүрүлүшү менен пайда болгон электр талаасынын күчү болсо, анда электр талаасынын күчүн эсептөө формуласы колдонулса, эсептөө татаалыраак болот, бирок аны колдонуу оңой. Гаусс мыйзамыГаусс законун терең изилдөөдөн мурун, алгач Гаусс законунда колдонулган электр агымы түшүнүгүнөн улам электр агымы экенин түшүнүңүз.
"Флюс" сөзү латын тилинен которгондо "агып кетүү" дегенди билдирген "fluere" сөзүнөн келип чыккан. Электр агымын электр талаасынын агымы катары чечмелөөгө болот. Бул жердеги "флюс" сөзү аккан суу сыяктуу агып жаткан электр талаасын көрсөтпөйт, бирок белгилүү бир багытка алып баруучу электр талаасынын бар экендигин түшүндүрөт. Электр талаасынын күч сызыктарына келсек, электр талаасы электр талаасынын күч сызыктары аркылуу көрсөтүлөт же чийилет, ошондуктан электр агымдары электр талаасынын күч сызыктары катары да сүрөттөлөт. Демек, электр агымы - бул төмөндөгү сүрөттө көрсөтүлгөндөй, белгилүү бир беттик аянттан өткөн электр талаасынын сызыгы.
Электр агымынын теңдемеси
Математикалык жактан алганда, электр агымы электр талаасынын (E), беттик аянтынын (A) жана электр талаасынын күч сызыгы менен бетке перпендикуляр болгон нормалдуу сызыктын ортосундагы бурчтун косинусунун көбөйтүндүсү болуп саналат.
F = EA cos θ ……………. (1-теңдеме)
Эгерде электр талаасынын күч сызыктары сүрөттө көрсөтүлгөндөй алар өткөн беттин аянтына перпендикуляр болсо, анда электр талаасынын күч сызыгы менен нормаль сызыктын ортосундагы бурч 0гө барабар.o, мында cos 0o = 1. Ошентип, электр агымынын формуласы төмөнкүдөй өзгөрөт:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA …………. (2-теңдеме)
Формулага таянып, жогорудагы электр агымы бир нече нерсени жыйынтыктайт. Биринчиден, электр талаасынын күч сызыгы беттик аянтка перпендикуляр болгондо электр агымы максималдуу болот, анткени бул шартта электр талаасынын күч сызыгы менен нормалдуу сызыктын ортосундагы бурч 0o, мында косинус 0o 1ге барабар. Экинчиден, электр талаасынын күч сызыгы беттик аянтка параллель болгондо электр агымы минималдуу болот, анткени бул шартта электр талаасынын күч сызыгы менен нормалдуу сызыктын ортосундагы бурч 90го барабар.o, мында косинус 90го барабарo 0гө барабар. Үчүнчүдөн, электр агымы электр талаасына (E) жана беттин аянтына (A) көз каранды. Жогорудагы мисалдагыдай төрт бурчтуу беттин аянтынан тышкары, беттин аянты тоголок жана башкалар болушу мүмкүн.
Жабык беттеги электр агымы
Жогоруда сүрөттөлгөн электр заряды ачык беттин (квадрат же тик бурчтуу беттин аянты) мисалын колдонот. Электр агымдары кубдар, устундар же шарлар сыяктуу жабык беттерде кандайча жүрөт? Төмөндө көрсөтүлгөндөй, устун аркылуу өткөн электр талаасынын күч сызыктары бар дейли.
Көк түскө боёлгон электр талаасынын күч сызыктары нурдун үстүнкү жана астыңкы беттери менен дал келип, 90 градус бурчту түзөт.o үстүнкү жана астыңкы беттердин нормалдуу сызыгы менен. Ошентип, нурдун үстүнкү жана астыңкы беттериндеги электр агымы F = EA cos 90 түзөт.o = EA (0) = 0.
Сары түскө берилген электр талаасынын күч сызыктары нурдун оң жана сол каптал беттери менен дал келет, ошондуктан алар 90 бурчту түзөт.o сол жана оң каптал беттеринин нормалдуу сызыгы менен. Ошентип, нурдун оң жана сол жагындагы электр агымы F = EA cos 90го барабарo = EA (0) = 0.
Электр талаасынын күч сызыктары нурдун алдыңкы жана арткы беттерине кызыл перпендикуляр берилген, ошондуктан алар нөлдү түзөт.o алдыңкы жана арткы беттердин нормалдуу сызыгы менен бурч. Ошентип, электр агымы F = EA cos 0 болотo = EA (1) = E A.
Жогорудагы сүрөттө электр талаасынын көрүнгөн кызыл сызыктары нурдун ичине кирип, андан кийин нурдан чыгып кетет. Электр талаасынын күч сызыктары нурдун ичинде терс заряд бардай болуп нурдун ичине киргенде, электр агымы терс болот. Тескерисинче, электр талаасынын күч сызыктары нурдун ичинде оң заряд бардай болуп нурдан чыгып кеткенде, электр агымы оң болот. Сапаттык жактан, эгерде нурга кирген электр талаасынын күч сызыктарынын саны нурдан чыгып жаткан электр талаасынын күч сызыктарынын санына барабар болсо, анда пайда болгон электр агымы нөлгө барабар. Сандык жактан, нурдан өткөн пайда болгон электр агымы төмөнкүчө эсептелет: кирүүчү электр агымы = F1 = – EA cos 0o = – EA (1) = -EA жана чыгуучу электр агымы = F2 = + EA cos 0o = + EA (1) = + E A. Жалпы электр агымы F = – F1 + F2 = -EA + EA = 0.
Жогорудагы эсептөөлөрдүн негизинде, жогорудагы сүрөттөгүдөй, нур аркылуу өткөн жалпы электр агымы нөлгө барабар деген тыянак чыгарылган. Жалпы электр агымы нөлгө барабар деп айтууга болот, анткени нурда электр заряды жок. Демек, эгерде нурлар, кубдар, сфералар ж.б. сыяктуу жабык бетте электр заряды жок болсо, жалпы электр агымы нөлгө барабар. Эгерде жабык бетте электр заряды болсочу?
Шардын борборунда электр заряды бар дейли, бул капталдагы сүрөттө көрсөтүлгөндөй. Электр талаасынын төрт сызыгы шардын борборунан шардын бетине перпендикуляр түрдө жылып жаткан башка электр талааларынын сызыктарын билдирет. Ар бир сызык шардын бетине перпендикуляр, ал аркылуу ал 0 бурчту түзөт.o шардын бетине перпендикуляр болгон нормаль сызык менен.
Шардагы электр агымы: Φ = E A.
Электр талаасынын чыңалуусунун формуласы E = kq / r2, ал эми сферанын беттик аянтынын теңдемеси A = 4 pr болот2 ошондуктан электр агымынын формуласы төмөнкүдөй өзгөрөт:
Эгерде шардын борборундагы заряд + 2Q болсо, анда шардагы электр агымы
Электр агымынын формуласына таянып, эгерде жабык сфералык бетте электр заряды болсо, анда төмөнкүдөй тыянак чыгарылат.
Шардагы электр агымынын мааниси шардын диаметрине же радиусуна көз каранды эмес. Электр агымынын чоңдугу шардагы жалпы электр зарядынын 4πk эсесине же 1/εге барабар.o шардагы жалпы электр зарядынын көбөйтүндүсү.
Электр агымынын бирдиги
Электр агымынын негизги формуласы F = EA, мында E - электр талаасынын күчү, ал эми A - беттик аянт. Электр талаасынын бирдиги - Кулонго эсептелген Ньютон (Н/Кл), ал эми беттик аянттын бирдиги - квадрат метр (м).2) ошондуктан электр агымынын бирдиги Кулонго Ньютондун чарчы метрине (Нм) барабар2/C).
