විදුලි ප්‍රවාහය

මාතෘකාව මත විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, එක් විද්‍යුත් ආරෝපණයකින්, විද්‍යුත් ආරෝපණ කිහිපයකින් හෝ විද්‍යුත් ආරෝපණ ව්‍යාප්තියකින් නිපදවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය ගණනය කිරීමට භාවිතා කළ හැකි විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ අර්ථ දැක්වීම සහ සූත්‍රය අපි සාකච්ඡා කර ඇත්තෙමු. එක් විද්‍යුත් ආරෝපණයකින් හෝ විද්‍යුත් ආරෝපණ දෙකකින් නිපදවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය ගණනය කිරීම විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය සූත්‍රය භාවිතයෙන් පහසුවෙන් විසඳා ගත හැකිය. ගණනය කිරීම විද්‍යුත් ආරෝපණ ව්‍යාප්තියකින් නිපදවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය නම්, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය සූත්‍රය භාවිතා කරන්නේ නම් ගණනය කිරීම වඩාත් සංකීර්ණ වේ, නමුත් භාවිතා කරන්නේ නම් පහසු වේ ගවුස්ගේ නියමය. ගවුස්ගේ නියමය ගැඹුරින් අධ්‍යයනය කිරීමට පෙර, අපි මුලින්ම විද්‍යුත් ප්‍රවාහය තේරුම් ගත යුතුය, මන්ද ගවුස්ගේ නියමයේ විද්‍යුත් ප්‍රවාහ සංකල්පය භාවිතා වේ.

විදුලි ප්‍රවාහය අවබෝධ කර ගැනීම

"ෆ්ලක්ස්" යන වචනය පැමිණෙන්නේ ලතින් වචනයෙනි, ෆ්ලූයර්, එහි තේරුම ගලා යාමයි. වචනාර්ථයෙන්, විද්‍යුත් ප්‍රවාහය විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක ප්‍රවාහය ලෙස අර්ථ දැක්විය හැක. මෙහි ප්‍රවාහය යන වචනයෙන් ගලා යන ජලය මෙන් ගලා යන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් නොපෙන්වයි, නමුත් යම් දිශාවකට යොමු වන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයක් පැවතීම විස්තර කරයි. මාතෘකාව මත විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර දෘශ්‍යකරණය හෝ නිරූපණය කරනු ලබන්නේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා භාවිතයෙන් බව පැහැදිලි කර ඇති බැවින්, ප්‍රවාහය ද විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා භාවිතයෙන් නිරූපණය කෙරේ. එබැවින් ප්‍රවාහය යනු පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි යම් මතුපිට ප්‍රදේශයක් හරහා ගමන් කරන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා වේ.

සූත්‍රය 

ගණිතමය වශයෙන්, විද්‍යුත් ප්‍රවාහය යනු විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය (E), පෘෂ්ඨීය වර්ගඵලය (A) සහ විදුලි ප්‍රවාහය 1පෘෂ්ඨයට ලම්බකව සාමාන්‍ය රේඛා සහිත විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා.

Φ = EA cos θ ……………. (සමීකරණය 1)

තව කියවන්න  ගම්‍යතාව සහ ආවේගය

රූපයේ දැක්වෙන පරිදි විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා ඒවා හරහා ගමන් කරන පෘෂ්ඨ වර්ගඵලයට ලම්බක නම්, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා සහ සාමාන්‍ය රේඛාව අතර කෝණය 0 වේ.o, කොහෙද 0 ට වඩා අඩුo = 1. මේ අනුව සූත්‍රය විදුලි ප්‍රවාහය 2බවට පරිවර්තනය විය:

Φ = EA කොස් 0o = ඊඒ (1)
Φ = EA ……………. (සමීකරණය 2)

ඉහත ප්‍රවාහ සූත්‍රය මත පදනම්ව, කරුණු කිහිපයක් නිගමනය කළ හැකිය. පළමුවන, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛාව පෘෂ්ඨීය ප්‍රදේශයට ලම්බකව ඇති විට ප්‍රවාහයට උපරිම අගයක් ඇත, මන්ද මෙම තත්වයේදී විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛාව සහ සාමාන්‍ය රේඛාව අතර කෝණය 0 වේ.o, එහිදී කෝසයින් අගය 0 වේo 1 වේ. දෙවැනි, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා පෘෂ්ඨ වර්ගඵලයට සමාන්තර වන විට ප්‍රවාහයට අවම අගයක් ඇත, මන්ද මෙම තත්ත්වය තුළ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා සහ සාමාන්‍ය රේඛාව අතර කෝණය 90 වේ.o, එහිදී කෝසයින් අගය 90 වේo 0 වේ. කෙටිගා, ප්‍රවාහය විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය (E) සහ පෘෂ්ඨීය වර්ගඵලය (A) මත රඳා පවතී. ඉහත උදාහරණයේ මෙන් සෘජුකෝණාස්‍රාකාර පෘෂ්ඨීය වර්ගඵලයට අමතරව, පෘෂ්ඨීය වර්ගඵලය ගෝලාකාර සහ අනෙකුත් හැඩයන් ද විය හැකිය.

ආවරණය කරන ලද මතුපිට

කලින් විස්තර කර ඇති විද්‍යුත් ප්‍රවාහය විවෘත මතුපිටක උදාහරණය (හතරැස් හෝ හතරැස් මතුපිට ප්‍රදේශයක්) භාවිතා කළේය. ඝනකයක්, බ්ලොක් එකක් හෝ ගෝලයක් වැනි සංවෘත මතුපිටක ප්‍රවාහය ගැන කුමක් කිව හැකිද? පහත රූපයේ පරිදි, බ්ලොක් එක හරහා ගමන් කරන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා ඇතැයි සිතමු.
නිල් පැහැයෙන් වර්ණ ගැන්වූ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා කදම්භයේ ඉහළ සහ පහළ පෘෂ්ඨයන් සමඟ සමපාත වී 90 ක කෝණයක් සාදයි.o ඉහළ සහ පහළ පෘෂ්ඨ වල සාමාන්‍ය රේඛා සමඟ. මේ අනුව කදම්භයේ ඉහළ සහ පහළ පෘෂ්ඨ වල ප්‍රවාහය Φ = EA cos 90 වේ.o = ඊඒ (0) = 0.

තව කියවන්න  යාන්ත්‍රික තරංගවල සූත්‍රය සහ වර්ග අවබෝධ කර ගැනීම

විදුලි ප්‍රවාහය 3කහ පැහැයෙන් වර්ණ ගැන්වූ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා කදම්භයේ දකුණු සහ වම් පැති මතුපිට සමඟ සමපාත වන බැවින් ඒවා 90 ක කෝණයක් සාදයි.o වම් සහ දකුණු පැති පෘෂ්ඨ වල සාමාන්‍ය රේඛා සමඟ. මේ අනුව බ්ලොක් එකේ දකුණු සහ වම් පැති පෘෂ්ඨ වල ප්‍රවාහය Φ = EA cos 90 වේ.o = ඊඒ (0) = 0.
රතු පැහැයෙන් වර්ණ ගැන්වූ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා බ්ලොක් එකේ ඉදිරිපස සහ පසුපස මතුපිටට ලම්බකව පිහිටා ඇති අතර, කෝණය 0 ක් සාදයි.o ඉදිරිපස සහ පසුපස පෘෂ්ඨ වල සාමාන්‍ය රේඛා සමඟ. මේ අනුව, ප්‍රවාහය Φ = EA cos 0 වේ.o = ඊඒ (1) = ඊ ඒ.

ඉහත රූපයේ, රතු විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා බ්ලොක් එකට ගමන් කර පසුව බ්ලොක් එකෙන් පිටතට ගමන් කරන බව පෙනේ. බ්ලොක් එක තුළ සෘණ ආරෝපණයක් ඇති ආකාරයට විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා බ්ලොක් එකට ගමන් කරන විට, ප්‍රවාහය සෘණ වේ. ප්‍රතිවිරුද්ධව, විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා බ්ලොක් එක තුළ ධන ආරෝපණයක් ඇති ආකාරයට බ්ලොක් එකෙන් පිටතට ගමන් කරන විට, විද්‍යුත් ප්‍රවාහය ධන වේ. ගුණාත්මකව හෝ ගණනය කිරීමකින් තොරව, බ්ලොක් එකට ඇතුළු වන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා ගණන බ්ලොක් එකෙන් පිටවන විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා ගණනට සමාන නම්, ප්‍රතිඵල ප්‍රවාහය ශුන්‍ය වේ. ප්‍රමාණාත්මකව හෝ ගණනය කිරීම් භාවිතා කරමින්, බ්ලොක් එක හරහා ගමන් කරන ප්‍රතිඵල විද්‍යුත් ප්‍රවාහය පහත පරිදි ගණනය කෙරේ: එන ප්‍රවාහය = Φ1 = – EA පිරිවැය 0o = – EA (1) = -EA සහ පිටතට ගලායාම = Φ2 = + EA කොස් 0o = + EA (1) = +E A. සම්පූර්ණ ප්‍රවාහය Φ = -Φ වේ1 + Φ2 = -EA + EA = 0.

ඉහත ගණනය කිරීම් මත පදනම්ව, ඉහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, බ්ලොක් එක හරහා ගමන් කරන මුළු ප්‍රවාහය ශුන්‍ය බව නිගමනය කර ඇත. බ්ලොක් එක තුළ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් නොමැති බැවින් මුළු ප්‍රවාහය ශුන්‍ය බව පැවසිය හැකිය. එබැවින්, බ්ලොක් එකක්, ඝනකයක්, ගෝලයක් හෝ වෙනත් වස්තුවක් වැනි සංවෘත මතුපිටක් තුළ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් නොමැති නම්, මුළු ප්‍රවාහය ශුන්‍ය වේ. සංවෘත පෘෂ්ඨය තුළ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් තිබේ නම් කුමක් කළ යුතුද?

තව කියවන්න  බලය සහ මුළු බලය / ප්‍රතිඵල බලය අවබෝධ කර ගැනීම

දකුණු පස ඇති රූපයේ දැක්වෙන පරිදි ගෝලයේ මධ්‍යයේ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් ඇතැයි සිතමු. නිරූපණය කර ඇති විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා හතර ගෝලයේ මධ්‍යයේ සිට ගෝලයේ මතුපිටට ලම්බකව පිටතට ගමන් කරන අනෙකුත් විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර රේඛා නියෝජනය කරයි. සෑම රේඛාවක්ම එය හරහා ගමන් කරන ගෝලයේ මතුපිටට ලම්බකව පිහිටා ඇති අතර 0° කෝණයක් සාදයි.o ගෝලයේ මතුපිටට ලම්බකව සාමාන්‍ය රේඛාවක් සහිතව.

ගෝලයේ විද්‍යුත් ප්‍රවාහය:

විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය සඳහා සූත්‍රය E = k Q / r වේ.2 සහ ගෝලයක මතුපිට වර්ගඵලය සඳහා සූත්‍රය A = 4 π r වේ.2 එවිට ප්‍රවාහ සූත්‍රය වෙනස් වන්නේ:

විදුලි ප්‍රවාහය 5

ගෝලයේ මධ්‍යයේ ආරෝපණය +2Q නම් ගෝලයේ ප්‍රවාහය වන්නේ,

විදුලි ප්‍රවාහය 6

ඉහත සූත්‍රය මත පදනම්ව, සංවෘත ගෝලාකාර පෘෂ්ඨයක් තුළ විද්‍යුත් ආරෝපණයක් තිබේ නම්, ගෝලයේ ප්‍රවාහ අගය ගෝලයේ විෂ්කම්භය හෝ අරය මත රඳා නොපවතින බව නිගමනය කළ හැකිය. ප්‍රවාහ අගය ගෝලය තුළ ඇති මුළු විද්‍යුත් ආරෝපණය මෙන් 4πk ගුණයක් හෝ 1/ε වේ.o බෝලය තුළ ඇති මුළු විද්‍යුත් ආරෝපණය මෙන් ගුණයකි.

විදුලි ප්‍රවාහ ඒකකය

ප්‍රවාහය සඳහා මූලික සූත්‍රය Φ = EA වේ, මෙහි E යනු විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ශක්තිය වන අතර A යනු මතුපිට වර්ගඵලයයි. විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රයේ ඒකකය කූලෝම්බයකට නිව්ටන් (N/C) වන අතර මතුපිට වර්ගඵලයේ ඒකකය මීටර වර්ගඵලය (m) වේ.2) එවිට ප්‍රවාහයේ ඒකකය කූලෝම්බයකට නිව්ටන් මීටර වර්ග වේ (Nm2/සී).

 

අදහස අත්හැර