विद्युतीय प्रवाह

विद्युतीय प्रवाहको परिभाषा

विद्युत क्षेत्रको सन्दर्भमा, यसको परिभाषा र समीकरणको बारेमा छलफल गरिएको छ बिजुली क्षेत्र जुन विद्युतीय चार्ज, धेरै विद्युतीय चार्ज वा विद्युतीय चार्ज वितरण द्वारा उत्पादित विद्युतीय क्षेत्र शक्ति गणना गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। विद्युतीय चार्ज वा दुई विद्युतीय चार्ज द्वारा उत्पादित विद्युतीय क्षेत्र शक्तिको गणना विद्युतीय क्षेत्र शक्तिको सूत्र प्रयोग गरेर सजिलै समाधान गर्न सकिन्छ। यदि गणना गरिएको कुरा विद्युतीय चार्ज वितरण द्वारा उत्पन्न विद्युतीय क्षेत्र शक्ति हो भने, विद्युतीय क्षेत्र शक्तिको लागि सूत्र प्रयोग गरिएको खण्डमा गणना अझ जटिल हुन्छ, तर यो प्रयोग गर्न सजिलो छ। गौसको नियम। गौस नियमको गहिराइमा अध्ययन गर्नु अघि, पहिले त्यो विद्युतीय प्रवाह बुझ्नुहोस् किनभने गौस नियममा प्रयोग गरिएको विद्युतीय प्रवाहको अवधारणा हो।

फ्लक्स शब्द ल्याटिन शब्द, फ्लुएरबाट आएको हो, जसको अर्थ प्रवाह गर्नु हो। विद्युतीय प्रवाहलाई विद्युतीय क्षेत्र प्रवाहको रूपमा व्याख्या गर्न सकिन्छ। यहाँ प्रवाह शब्दले बग्ने पानी जस्तै बग्ने विद्युतीय क्षेत्र देखाउँदैन, तर एक विशेष दिशामा लैजाने विद्युतीय क्षेत्रको अस्तित्वको व्याख्या गर्दछ। विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको सन्दर्भमा, यो व्याख्या गरिएको छ कि विद्युतीय क्षेत्रलाई विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू प्रयोग गरेर दृश्यात्मक वा कोरिएको छ, र त्यसैले विद्युतीय प्रवाहहरूलाई विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको रूपमा पनि वर्णन गरिएको छ। त्यसैले विद्युतीय प्रवाह एक विद्युतीय क्षेत्र रेखा हो जसले एक विशिष्ट सतह क्षेत्र पार गर्दछ, जस्तै तलको चित्रमा उदाहरण दिइएको छ।

विद्युतीय प्रवाहको समीकरण

गणितीय रूपमा, विद्युतीय प्रवाह भनेको विद्युत क्षेत्र (E), सतह क्षेत्र (A) र विद्युतीय क्षेत्र रेखा र सतहमा लम्ब रहेको सामान्य रेखा बीचको कोणको कोसाइनको गुणनफल हो।

F = EA cos θ ……………। (समीकरण १)

यदि विद्युत क्षेत्र रेखाहरू चित्रमा देखाइएको जस्तै पार गरिएको सतह क्षेत्रफलमा लम्ब छन् भने, विद्युत क्षेत्र रेखा र सामान्य रेखा बीचको कोण ० हुन्छ।^o, जहाँ cos ०^o = १. यसरी, विद्युतीय प्रवाहको सूत्र निम्नमा परिवर्तन हुन्छ:

F = EA cos ०^o = EA (१)

F = EA …………. (समीकरण २)

सूत्रको आधारमा, माथिको विद्युतीय प्रवाहले धेरै कुराहरू निष्कर्षमा पुर्‍याउँछ। पहिलो, विद्युतीय क्षेत्र रेखा सतह क्षेत्रफलमा लम्ब हुँदा विद्युतीय प्रवाह अधिकतम हुन्छ किनभने यस अवस्थामा विद्युतीय क्षेत्र रेखा र सामान्य रेखा बीचको कोण ०o हुन्छ, जहाँ कोसाइन ०o १ हुन्छ। दोस्रो, विद्युतीय क्षेत्र रेखा सतह क्षेत्रफलसँग समानान्तर हुँदा विद्युतीय प्रवाह न्यूनतम हुन्छ किनभने यस अवस्थामा विद्युतीय क्षेत्र रेखा र सामान्य रेखा बीचको कोण ९० हुन्छ।^o, जहाँ कोसाइन ९० छ^o तेस्रो, विद्युतीय प्रवाह विद्युतीय क्षेत्र (E) र सतह क्षेत्र (A) मा निर्भर गर्दछ। माथिको उदाहरणमा जस्तै वर्ग आकारको सतह क्षेत्रफलको अतिरिक्त, सतह क्षेत्रफल गोलाकार र अन्य पनि हुन सक्छ।

बन्द सतहमा विद्युतीय प्रवाह

पहिले वर्णन गरिएको विद्युतीय चार्जले खुला सतह (वर्ग वा आयताकार सतह क्षेत्र) को उदाहरण प्रयोग गर्दछ। घन, बीम, वा बल जस्ता बन्द सतहहरूमा विद्युतीय प्रवाह कसरी हुन्छ? मानौं तल देखाइए अनुसार, बीमबाट गुज्रने विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू छन्।

नीलो रंगमा रंगिएका विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू बीमको माथिल्लो र तल्लो सतहहरूसँग मिल्छन् जसले गर्दा तिनीहरूले 90 डिग्रीको कोण बनाउँछन्।^o माथिल्लो र तल्लो सतहहरूको सामान्य रेखासँग। यसरी, बीमको माथिल्लो र तल्लो सतहहरूमा विद्युतीय प्रवाह F = EA cos 90 हुन्छ।^o = EA (०) = ०।

पहेंलो रंग दिइएका विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू बीमको दायाँ र बायाँ छेउको सतहहरूसँग मिल्छन् जसले गर्दा तिनीहरूले 90 डिग्रीको कोण सिर्जना गर्छन्।^o बायाँ र दायाँ छेउको सतहहरूको सामान्य रेखासँग। यसरी, बीमको दायाँ र बायाँ छेउमा विद्युतीय प्रवाह F = EA cos 90 हो।^o = EA (०) = ०।

विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूलाई बीमको अगाडि र पछाडिको सतहहरूमा रातो लम्ब दिइएको छ ताकि तिनीहरूले ० सिर्जना गरून्।^o अगाडि र पछाडिको सतहहरूको सामान्य रेखासँग कोण। यसरी, विद्युतीय प्रवाह F = EA cos 0 हो।^o = EA (1) = E A.

माथिको चित्रमा, विद्युतीय क्षेत्रका देखिने रातो रेखाहरू बीममा सर्छन् र त्यसपछि बीमबाट बाहिर सर्छन्। जब विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू बीम भित्र नकारात्मक चार्ज भएको जस्तो गरी बीममा सर्छन्, विद्युतीय प्रवाह नकारात्मक हुन्छ। यसको विपरीत, जब विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरू बीम भित्र सकारात्मक चार्ज भएको जस्तो गरी बीमबाट बाहिर सर्छन्, विद्युतीय प्रवाह सकारात्मक हुन्छ। गुणात्मक रूपमा, यदि बीममा प्रवेश गर्ने विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको संख्या बीमबाट बाहिर निस्कने विद्युतीय क्षेत्र रेखाहरूको संख्या बराबर छ भने, परिणामस्वरूप विद्युतीय प्रवाह शून्य हुन्छ। मात्रात्मक रूपमा, बीमबाट गुज्रने परिणामस्वरूप विद्युतीय प्रवाह निम्न तरिकाले गणना गरिन्छ: आगमन विद्युतीय प्रवाह = F₁ = – EA cos ०^o = – EA (1) = -EA र बाहिर जाने विद्युतीय प्रवाह = F₂ = + EA कारण ०^o = + EA (1) = + E A. कुल विद्युतीय प्रवाह F = – F हो₁ + एफ₂ = -EA + EA = ०.

माथिको गणनाको आधारमा, माथिको चित्रमा देखाइएको जस्तै बीमबाट गुज्रने कुल विद्युतीय प्रवाह शून्य छ भन्ने निष्कर्ष निकालियो। बीममा कुनै विद्युतीय चार्ज नभएकोले कुल विद्युतीय प्रवाह शून्य छ भन्न सकिन्छ। त्यसैले यदि बीम, घन, गोलाकार, आदि जस्ता बन्द सतहमा कुनै विद्युतीय चार्ज छैन भने कुल विद्युतीय प्रवाह शून्य हुन्छ। यदि बन्द सतहमा विद्युतीय चार्ज छ भने के हुन्छ?

मानौं बलको केन्द्रमा विद्युतीय चार्ज छ, जुन छेउको चित्रमा देखाइएको छ। विद्युतीय क्षेत्रका चार रेखाहरूले गोलाको केन्द्रबाट गोलाको सतहमा लम्बवत रूपमा सर्ने अन्य विद्युतीय क्षेत्रहरूको रेखाहरूको प्रतिनिधित्व गर्ने रूपमा वर्णन गरिएको छ। प्रत्येक रेखा बलको सतहमा लम्बवत छ, जसको माध्यमबाट यसले ० को कोण बनाउँछ।^o बलको सतहमा लम्बवत सामान्य रेखा भएको।

बलमा विद्युतीय प्रवाह: Φ = E A.

विद्युतीय क्षेत्र शक्तिको सूत्र E = kq / r हो।², र गोलाको सतह क्षेत्रफलको समीकरण A = 4 pr हो² ताकि विद्युतीय प्रवाहको सूत्र निम्नमा परिवर्तन होस्:

यदि बलको केन्द्रमा रहेको चार्ज + 2Q छ भने, बलमा रहेको विद्युतीय प्रवाह

विद्युतीय प्रवाह सूत्रको आधारमा, यो निष्कर्ष निकालिन्छ कि यदि बन्द गोलाकार सतहमा विद्युतीय चार्ज छ भने,

बलमा विद्युतीय प्रवाहको मान बलको व्यास वा त्रिज्यामा निर्भर गर्दैन। विद्युतीय प्रवाहको परिमाण बलमा रहेको कुल विद्युतीय चार्जको ४πk गुणा, वा १/ε हो।_o बलमा रहेको कुल विद्युतीय चार्जको गुणा।

विद्युतीय प्रवाहको एकाइ

विद्युतीय प्रवाहको आधारभूत सूत्र F = EA हो, जहाँ E विद्युतीय क्षेत्र शक्ति हो र A सतह क्षेत्र हो। विद्युतीय क्षेत्र एकाइ न्यूटन प्रति कुलम्ब (N/C) हो, र सतह क्षेत्रफलको एकाइ वर्ग मीटर (m) हो।²) ताकि विद्युतीय प्रवाहको एकाइ प्रति कुलम्ब न्यूटन वर्ग मीटर (Nm) होस्।²/ग)।