Дефиниција на електричен флукс
Во однос на електричното поле, дискутирана е дефиницијата и равенката на електричното поле , која може да се користи за пресметување на јачината на електричното поле произведена од електричен полнеж, неколку електрични полнежи или од распределба на електричен полнеж. Пресметката на јачината на електричното поле произведена од електричен полнеж или два електрични полнежи лесно се решава со помош на формулата за јачина на електричното поле. Ако она што се пресметува е јачината на електричното поле генерирана од распределба на електричен полнеж, пресметката е покомплицирана ако се користи формулата за јачина на електричното поле, но полесно е да се користи Гаусовиот закон . Пред да го проучите Гаусовиот закон длабински, прво разберете го тој електричен флукс поради концептот на електричен флукс што се користи во Гаусовиот закон.
Зборот флукс е изведен од латинскиот збор fluere, што значи да тече. Електричниот флукс може да се протолкува како течење на електрично поле. Зборот течење овде не покажува електрично поле што тече како вода што тече, туку го објаснува постоењето на електрично поле што води во одредена насока. Во врска со линиите на електричното поле, објаснето е дека електричното поле се визуелизира или црта со користење на линии на електричното поле, и затоа електричните флуксови се опишани и како линии на електричното поле. Значи, електричниот флукс е линија на електричното поле што минува низ одредена површина, како што е прикажано на сликата подолу.
Равенката на електричниот флукс
Математички, електричниот флукс е производ од електричното поле (E), површината (A) и косинусот од аголот помеѓу линијата на електричното поле и нормалата нормална на површината.
F = EA cos θ ………………. (Равенка 1)
Ако линиите на електричното поле се нормални на површината низ која минуваат, како на сликата, тогаш аголот помеѓу линијата на електричното поле и нормалата е 0 ° , каде што cos0 ° = 1. Така, формулата за електричен флукс се менува во:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA ……………. (Равенка 2)
Врз основа на формулата, електричниот флукс погоре заклучува неколку работи. Прво, електричниот флукс е максимален кога линијата на електричното поле е нормална на површината бидејќи во оваа состојба аголот помеѓу линијата на електричното поле и нормалата е 0°, каде што косинусот 0° е 1. Второ, електричниот флукс е минимален кога линијата на електричното поле е паралелна со површината бидејќи во оваа состојба аголот помеѓу линијата на електричното поле и нормалата е 90 ° , каде што косинусот 90 ° е 0. Трето, електричниот флукс зависи од електричното поле (E) и површината (A). Покрај квадратната површина како во примерот погоре, површината може да биде и сферична и други.
Електричен флукс на затворена површина
Електричниот полнеж опишан претходно користи пример за отворена површина (квадратна или правоаголна површина). Како се одвиваат електричните флукси на затворени површини како што се коцки, греди или топки? Да претпоставиме дека низ зракот минуваат линии на електричното поле, како што е прикажано подолу.
Линиите на електричното поле, кои се обоени во сина боја, се совпаѓаат со горната и долната површина на зракот, така што формираат агол од 90°.o со нормалната линија на горната и долната површина. Така, електричниот флукс на горната и долната површина на зракот е F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Линиите на електричното поле, кои се обоени во жолта боја, се совпаѓаат со десната и левата страна на зракот, така што создаваат агол од 90 ° со нормалата на левата и десната страна. Така, електричниот флукс на десната и левата страна на зракот е F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
Линиите на електричното поле се означени со црвена нормала на предната и задната површина на зракот, така што тие создаваат агол од 0 ° со нормалната линија на предната и задната површина. Така, електричниот флукс е F = EA cos 0 ° = EA (1) = E A.
На сликата погоре, видливи црвени линии на електричното поле се движат во зракот, а потоа се поместуваат надвор од зракот. Кога линиите на електричното поле се движат во зракот како да има негативен полнеж во зракот, електричниот флукс е негативен. Обратно, кога линиите на електричното поле се движат надвор од зракот како да има позитивен полнеж во зракот, електричниот флукс е позитивен. Квалитативно, ако бројот на линии на електричното поле што влегуваат во зракот е еднаков на бројот на линии на електричното поле што излегуваат од зракот, резултантниот електричен флукс е нула. Квантитативно, резултантниот електричен флукс што минува низ зракот се пресметува на следниов начин: влезен електричен флукс = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA и излезен електричен флукс = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + E A. Вкупниот електричен флукс е F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Врз основа на горенаведените пресметки, заклучено е дека вкупниот електричен флукс што минува низ зракот како на сликата погоре е нула. Може да се каже дека вкупниот електричен флукс е нула бидејќи нема електричен полнеж во зракот. Значи, ако нема електричен полнеж на затворена површина како што се греди, коцки, сфери итн., вкупниот електричен флукс е нула. Што ако има електричен полнеж на затворена површина?
Да претпоставиме дека во центарот на топката има електричен полнеж, како што е прикажано на сликата од страна. Четирите линии на електричното поле се опишани како линии на други електрични полиња што се движат од центарот на сферата нормално на површината на сферата. Секоја линија е нормална на површината на топката, низ која формира агол од 0.o со нормална линија нормална на површината на топката.
Електричен флукс на топката: Φ = E A.
Формулата на јачината на електричното поле е E = kq / r2 , а равенката на површината на сферата е A = 4 pr2 , така што формулата на електричен флукс се менува на:
Ако полнежот во центарот на топката е + 2Q, тогаш електричниот флукс на топката е
Врз основа на формулата за електричен флукс, се заклучува дека ако има електричен полнеж на затворената сферична површина,
Вредноста на електричниот флукс на топката не зависи од дијаметарот или радиусот на топката. Големината на електричниот флукс е 4πk пати од вкупниот електричен полнеж во топката, или 1/ε o пати од вкупниот електричен полнеж во топката.
Единица за електричен флукс
Основната формула на електричниот флукс е F = EA, каде што E е јачината на електричното поле, а A е површината. Единицата за електрично поле е Њутн на Кулон (N/C), а единицата за површина е квадратен метар (m2 ) , така што единицата за електричен флукс е Њутн квадратен метар на Кулон (Nm2 / C).
