Definitioun vum elektresche Flux
Wat den elektresche Feld ugeet, gouf d'Definitioun an d'Equatioun vum elektresche Feld diskutéiert , mat där d'elektresch Feldstäerkt berechnen kann, déi duerch eng elektresch Ladung, verschidde elektresch Ladungen oder eng elektresch Ladungsverdeelung produzéiert gëtt. D'Berechnung vun der elektrescher Feldstäerkt, déi duerch eng elektresch Ladung oder zwou elektresch Ladungen produzéiert gëtt, ass einfach mat der Formel vun der elektrescher Feldstäerkt ze léisen. Wann d'elektresch Feldstäerkt berechent gëtt, déi duerch eng elektresch Ladungsverdeelung generéiert gëtt, ass d'Berechnung méi komplizéiert, wann d'Formel fir d'elektresch Feldstäerkt benotzt gëtt, awer et ass méi einfach, d'Gauss-Gesetz ze benotzen . Ier Dir d'Gauss-Gesetz am Detail studéiert, sollt Dir als éischt verstoen, datt den elektresche Flux wéinst dem Konzept vum elektresche Flux am Gauss-Gesetz benotzt gëtt.
D'Wuert Flux kënnt vum laténgesche Wuert fluere, dat fléissen heescht. Elektresche Flux kann als elektresche Feldfloss interpretéiert ginn. D'Wuert Floss weist hei net en elektrescht Feld, dat wéi fléissend Waasser fléisst, mä erkläert d'Existenz vun engem elektresche Feld, dat an eng bestëmmt Richtung féiert. Wat d'elektresch Feldlinnen ugeet, gouf erkläert, datt d'elektrescht Feld mat Hëllef vun elektresche Feldlinnen visualiséiert oder gezeechent gëtt, an dofir ginn elektresch Fluxen och als elektresch Feldlinnen beschriwwen. Elektresche Flux ass also eng elektresch Feldlinn, déi eng spezifesch Uewerfläch passéiert, wéi an der Figur hei ënnendrënner exemplifizéiert.
D'Equatioun vum elektresche Flux
Mathematesch ass den elektresche Flux d'Produkt vum elektresche Feld (E), der Uewerfläch (A) an dem Kosinus vum Wénkel tëscht der elektrescher Feldlinn an der Normallinn, déi senkrecht zur Uewerfläch steet.
F = EA cos θ …………………. (Equatioun 1)
Wann d'elektresch Feldlinne senkrecht zu der Uewerfläch sinn, déi se passéieren, wéi an der Figur, dann ass de Wénkel tëscht der elektrescher Feldlinn an der Normallinn 0 o , wou cos 0 o = 1. Dofir ännert sech d'Formel fir den elektresche Flux op:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ……………. (Equatioun 2)
Baséierend op der Formel, schléisst den uewe genannten elektresche Flux e puer Saachen. Éischtens ass den elektresche Flux maximal wann d'elektrescht Feldlinn senkrecht zu der Uewerfläch steet, well ënner dëser Bedingung de Wénkel tëscht der elektrescher Feldlinn an der Normallinn 0o ass, wou de Kosinus 0o 1 ass . (E) an d'Uewerfläch (A). Nieft der quadratescher Uewerfläch wéi am uewe genannten Beispill, kann d'Uewerfläch och kugelfërmeg sinn an anerer.
Elektresche Flux op der zouener Uewerfläch
Déi uewe beschriwwen elektresch Ladung benotzt e Beispill vun enger oppener Uewerfläch (quadratesch oder rechteckeg Uewerfläch). Wéi entstinn elektresch Fluxen op zouenen Uewerflächen wéi Wierfelen, Träger oder Kugelen? Huelt un, et gëtt elektresch Feldlinnen, déi duerch de Stral lafen, wéi hei ënnendrënner gewisen.
Déi elektresch Feldlinnen, déi blo gefierft sinn, falen mat der ieweschter an ënneschter Uewerfläch vum Stral zesummen, sou datt se e Wénkel vun 90 bilden.o mat der Normallinn vun der ieweschter an ënneschter Uewerfläch. Dofir ass den elektresche Flux op der ieweschter an ënneschter Uewerfläch vum Balken F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Déi elektresch Feldlinnen, déi eng giel Faarf kréien, falen mat de rietsen a lénksen Säitefläche vum Stral zesummen, sou datt se e Wénkel vun 90 ° mat der Normallinn vun de lénksen a rietsen Säitefläche bilden. Dofir ass den elektresche Flux op der rietser a lénkser Säit vum Stral F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
D'elektresch Feldlinne kréien e roude Senkrecht zu der viischter an hënneschter Uewerfläch vum Stral, sou datt se e Wénkel vun 0 ° mat der Normallinn vun der viischter an hënneschter Uewerfläch bilden. Dofir ass den elektresche Flux F = EA cos 0 ° = EA (1) = EA.
An der Figur uewendriwwer beweege sech siichtbar rout Linne vum elektresche Feld an de Stral an dann aus dem Stral eraus. Wann d'elektresch Feldlinnen an de Stral beweegen, wéi wann et eng negativ Ladung am Stral wier, ass den elektresche Flux negativ. Am Géigendeel, wann d'elektresch Feldlinnen aus dem Stral eraus beweegen, wéi wann et eng positiv Ladung am Stral wier, ass den elektresche Flux positiv. Qualitativ gesinn, wann d'Zuel vun den elektresche Feldlinnen, déi an de Stral erakommen, gläich ass mat der Zuel vun den elektresche Feldlinnen, déi aus dem Stral erauskommen, ass den resultéierenden elektresche Flux null. Quantitativ gesinn gëtt den resultéierenden elektresche Flux, deen duerch de Stral geet, op déi folgend Manéier berechent: agebonnenen elektresche Flux = F1 = –EA cos 0 o = –EA (1) = -EA an ausgehenden elektresche Flux = F2 = +EA cos 0 o = +EA (1) = +EA. Den gesamten elektresche Flux ass F = –F1 + F2 = -EA +EA = 0.
Baséierend op den uewe genannten Berechnungen, gouf festgestallt, datt den gesamten elektresche Flux, deen duerch de Stral geet, wéi an der Figur uewen, null ass. Et kann een soen, datt den gesamten elektresche Flux null ass, well et keng elektresch Ladung am Stral gëtt. Wann et also keng elektresch Ladung an enger zouener Uewerfläch wéi Träger, Wierfelen, Kugelen, asw. gëtt, dann ass den gesamten elektresche Flux null. Wat wann et eng elektresch Ladung op enger zouener Uewerfläch gëtt?
Stellt Iech vir, et gëtt eng elektresch Ladung an der Mëtt vun der Kugel, wéi an der Figur op der Säit gewisen. Déi véier Linne vum elektresche Feld gi beschriwwen als representativ fir d'Linne vun aneren elektresche Felder, déi sech vum Zentrum vun der Kugel eraus beweegen, senkrecht zu der Uewerfläch vun der Kugel. All Linn ass senkrecht zu der Uewerfläch vun der Kugel, duerch déi se e Wénkel vun 0 bildt.o mat enger Normallinn senkrecht zur Uewerfläch vun der Kugel.
Elektresche Flux um Ball: Φ = E A.
D'Formel vun der elektrescher Feldstäerkt ass E = kq / r² , an d'Equatioun vun der Uewerfläch vun der Kugel ass A = 4pr², sou datt d'Formel vum elektresche Flux sech ännert op:
Wann d'Ladung am Zentrum vun der Kugel + 2Q ass, dann ass den elektresche Flux op der Kugel
Baséierend op der Formel vun der elektrescher Flux gëtt festgestallt, datt wann et eng elektresch Ladung an der zouener kugelfërmeger Uewerfläch gëtt,
De Wäert vum elektresche Flux um Ball hänkt net vum Duerchmiesser oder Radius vum Ball of. D'Gréisst vum elektresche Flux ass 4πk Mol déi total elektresch Ladung am Ball, oder 1/εo Mol déi total elektresch Ladung am Ball.
Eenheet vum elektresche Flux
Déi grondleeënd Formel vum elektresche Flux ass F = EA, woubei E d'Stäerkt vum elektresche Feld an A d'Uewerfläch ass. D'Eenheet vum elektresche Feld ass Newton pro Coulomb (N/C), an d'Eenheet vun der Uewerfläch ass de Quadratmeter (m² ) , sou datt d'Eenheet vum elektresche Flux Newton Quadratmeter pro Coulomb (Nm² / C) ass.
