Гаусов закон

Статија за Гаусовиот закон

Во врска со Кулонов закон, проучена е силата помеѓу електричните полнежи. Во прегледот на електричното поле, дискутирана е друга форма на Кулоновиот закон, која се изразува со равенката F = q E,

каде што F е електричната сила, q е електричниот полнеж, а E е електричното поле. Може да се каже дека Кулоновиот закон е закон на физиката што го објаснува односот помеѓу електричниот полнеж (q) и електричното поле (E).

Гаусовиот закон е уште еден физички закон кој го објаснува односот помеѓу електричните полнежи и електричните полиња. Гаусовиот закон е формулиран од Карл Фридрих Гаус (1777-1855), германски теоретски физичар и математичар.

Електричното поле генерирано од еден или повеќе електрични полнежи може лесно да се пресмета со користење на Кулоновиот закон, но пресметката станува покомплицирана ако она што се одредува е електричното поле произведено од распределба на електричен полнеж. Гаусовиот закон обезбедува поприроден начин за одредување на електричното поле произведено од распределба на електричен полнеж. Понатаму, ако е познато електричното поле, Гаусовиот закон може да се користи за да се одреди распределбата на електричните полнежи што го произведуваат електричното поле. Во продолжение е разгледан концептот и равенката на Гаусовиот закон.

Гаусов закон 1Прегледајте позитивен електричен полнеж во центарот на топката како што е прикажано на сликата од страна. Ако радиусот на сферата е R, тогаш јачината на електричното поле генерирана од полнежот низ сферата е E = k Q/R.2 и површината на сферата е A = 4 π r2.

Видете исто така  Црн принцип

За да се визуелизира електричното поле, се цртаат линии на електричното поле, но на сликата се претставени само четири линии на електричното поле. Електричниот полнеж е позитивен, и затоа линиите на електричното поле се цртаат од центарот на топката каде што се наоѓа електричниот полнеж,

и секоја линија од електричното поле е нормална на површината на топката што минува низ неа. Колку е подалеку од електричниот полнеж, толку е помало електричното поле, така што растојанието помеѓу линиите на електричното поле е исто така подалеку.

Електричните флуксови што продираат низ површината на сферата се пресметуваат со следната формула:

Гаусов закон 2

F = електричен флукс, Q = електричен полнеж, k = 9 x 109 Н м2/C2, дo (пропустливост на вакуум) = 8.85 x 10-12 C2/N m2, π = 3.14.

Врз основа на оваа равенка, се заклучува дека електричниот флукс (F) што минува низ сферична површина е пропорционален на количината на електричен полнеж (Q) во неа и не зависи од радиусот на топката (R).

Сликата од долната страна покажува четири затворени површини на кои има електричен полнеж Q. Првата површина е кружна, додека другата површина има неправилна форма. Електричниот полнеж е позитивен, така што линиите на електричното поле претставени со четирите стрелки се повлечени од полнежот. Четирите линии на електричното поле минуваат низ кружна површина, а низ овие четири линии минуваат и други површини што имаат неправилни форми.

Видете исто така  Зрачни дијаграми за конкавни огледала

Во прегледот на електричниот флукс, се наведува дека електричниот флукс се линиите на електричното поле што продираат низ одредена површина.

Гаусов закон 3Линиите на електричното поле што продираат низ четирите површини се исти, така што електричниот флукс на сите четири површини има иста големина. Електричниот флукс што продира низ сферичната површина е Φ = Q/εo така што електричниот флукс што продира низ други површини со неправилни форми исто така има иста големина, имено Φ = Q/εo.

Врз основа на ова објаснување, може да се заклучи дека електричниот флукс што продира низ затворена површина во која има електричен полнеж, не зависи од обликот на површината и нејзината големина е Φ = 4 π k Q = Q/εo.

На сликата покрај нас се прикажани два електрични полнежи што се наоѓаат во затворена површина. Q1 и П.2 се позитивни, така што ако се Гаусов закон 4нацртано, секој полнеж има линија на електрично поле што продира од внатрешноста на површината. Вкупниот електричен флукс е вкупниот број на линии на електрично поле што продираат од затворената површина. Бидејќи линиите на електричното поле на полнежот Q1 се еквивалентни на електричен флукс Φ = Q1o и линиите на електричното поле на полнежот Q2

Видете исто така  Хуковиот закон

се споредливи со електричниот флукс Φ = Q2o, вкупниот број на линии на електричното поле е еднаков на Q1o + П2o = 1 / εo (Q1 + П2).

Врз основа на ова објаснување, може да се заклучи дека вкупниот електричен флукс е 1/εo пати вкупниот електричен полнеж во затворената површина. Ова тврдење е Гаусов закон. Математички:

Φнето = 1/εo (Qнето) ———- Равенка на Гаусовиот закон

Q net е вкупната количина на електричен полнеж што се наоѓа во затворена површина. Ако има електричен полнеж надвор од затворената површина, полнежот не се зема во пресметката бидејќи електричниот флукс што го произведува е нула. Електричниот флукс е нула бидејќи линиите на електричното поле што доаѓаат од полнежот продираат низ затворената површина, а потоа повторно излегуваат.

Затворената површина на Гаусовиот закон е имагинарната површина претставена за пресметување на електричниот флукс предизвикан од електричен полнеж.

Гаусовиот закон може да се користи за да се одреди електрично поле ако е позната распределбата на електричниот полнеж, или може да се користи и за да се одреди распределбата на електричните полнежи ако е позната електричното поле. Употребата на Гаусовиот закон за решавање на разни прашања е објаснета во статијата за примената на Гаусовиот закон.

Оставете коментар