Sobre o material Lei de Coulomb As forças entre cargas elétricas foram estudadas. Na revisão de campo elétrico Outra forma da lei de Coulomb foi discutida, expressa pela equação F = q E, onde F é a força elétrica, q é a carga elétrica e E é o campo elétrico. Pode-se dizer que a lei de Coulomb é uma lei da física que explica a relação entre a carga elétrica (q) e o campo elétrico (E).
A lei de Gauss é outra lei da física que explica a relação entre carga elétrica e campo elétrico. Ela foi formulada por Carl Friedrich Gauss (1777–1855), um físico teórico e matemático alemão. O campo elétrico gerado por uma ou mais cargas elétricas pode ser facilmente calculado usando a lei de Coulomb, mas o cálculo se torna mais complexo ao determinar o campo elétrico produzido por uma distribuição de cargas elétricas. A lei de Gauss oferece uma maneira mais simples de determinar o campo elétrico produzido por uma distribuição de cargas elétricas. Além disso, se o campo elétrico for conhecido, a lei de Gauss pode ser usada para determinar a distribuição de cargas elétricas que o produz. A seguir, discutiremos os conceitos e fórmulas. Lei de Gauss.
Considere uma carga elétrica positiva no centro da esfera, como mostrado na imagem ao lado. Se o raio da esfera for R, então a intensidade do campo elétrico produzido pela carga na superfície da esfera é E = kQ/R.2 e a área da superfície da esfera é A = 4 π R2Para visualizar o campo elétrico, desenham-se linhas de campo elétrico, mas a figura mostra apenas quatro. Como a carga elétrica é positiva, as linhas de campo elétrico são desenhadas emanando do centro da esfera onde a carga elétrica está localizada, e cada linha de campo elétrico é perpendicular à superfície da esfera que atravessa. Quanto mais distante da carga elétrica, menor o campo elétrico, portanto a distância entre as linhas de campo elétrico também aumenta.
O fluxo elétrico que penetra na superfície da esfera é calculado usando a seguinte fórmula:
Em formação : Φ = fluxo elétrico, Q = carga elétrica, k = 9 x 109 Nm2/C2, eo (permissividade do vácuo) = 8,85 x 10-12 C2/N m2, π = 3,14. Com base nessa equação, conclui-se que o fluxo elétrico (ΦA força elétrica (Q) que atravessa uma superfície esférica é proporcional à quantidade de carga elétrica nela contida e não depende do raio da esfera (R).
A figura à direita mostra quatro superfícies fechadas contendo uma carga elétrica Q. A primeira superfície é esférica, enquanto as outras têm formatos irregulares. A carga elétrica é positiva, de modo que as linhas de campo elétrico, representadas por quatro setas, partem da carga. As quatro linhas de campo elétrico atravessam a superfície esférica e a superfície de formato irregular. Na revisão referente a fluxo elétrico Afirma-se que O fluxo elétrico são as linhas de campo elétrico que penetram uma determinada área da superfície.As linhas de campo elétrico que penetram todas as quatro superfícies são as mesmas, de modo que o fluxo elétrico em todas as quatro superfícies tem o mesmo valor. O fluxo elétrico que penetra uma superfície esférica é igual a Φ = Q/ε.o , de modo que o fluxo elétrico que penetra outras superfícies com formas irregulares também tenha o mesmo valor, ou seja, Φ = Q/εoCom base nessa explicação, pode-se concluir que o fluxo elétrico que penetra uma superfície fechada contendo uma carga elétrica não depende da forma da superfície e sua magnitude é Φ = 4 π k Q = Q/εo.
A figura à direita mostra duas cargas elétricas dentro de uma superfície fechada. A carga Q1 e Q2 positivo, de modo que, se representada, cada carga possui uma linha de campo elétrico que penetra a partir do interior da superfície. O fluxo elétrico total é o número total de linhas de campo elétrico que penetram a partir de uma superfície fechada. Como as linhas de campo elétrico da carga Q1 equivalente a um fluxo elétrico de Φ = Q1/ εo e as linhas de campo elétrico da carga Q2 equivalente a um fluxo elétrico de Φ = Q2/ εo então o número total de linhas de campo elétrico é igual a Q1/ εo + Q2/ εo = 1/εo (Q1 + Q2).
Com base nessa explicação, pode-se concluir que o fluxo elétrico total é 1/ε.o vezes a carga elétrica total na superfície fechada. Essa afirmação é a lei de Gauss. Matematicamente:
Φtotal = 1/εo (Qtotal) ———- Equação da lei de Gauss
Q<sub>total</sub> é a quantidade total de carga elétrica dentro de uma superfície fechada. Se houver carga elétrica fora da superfície fechada, essa carga não é considerada, pois o fluxo elétrico que ela produz é zero. O fluxo elétrico é zero porque as linhas de campo elétrico originadas pela carga penetram na superfície fechada e saem novamente, de modo que o fluxo resultante é zero. A superfície fechada na lei de Gauss é uma superfície imaginária apresentada para calcular o fluxo elétrico gerado por cargas elétricas. Em outras palavras, as cargas elétricas não precisam estar dentro de uma superfície fechada real. A lei de Gauss pode ser usada para determinar o campo elétrico se a distribuição de cargas elétricas for conhecida, ou vice-versa. O uso da lei de Gauss para resolver diversos problemas é explicado no artigo intitulado [título do artigo]. Determine o campo elétrico usando a lei de Gauss..
