Fluksi elektrik

Në temën e Fushës Elektrike , kemi diskutuar përkufizimin dhe formulën e fushës elektrike që mund të përdoret për të llogaritur forcën e fushës elektrike të prodhuar nga një ngarkesë elektrike, disa ngarkesa elektrike ose nga një shpërndarje e ngarkesave elektrike. Llogaritja e forcës së fushës elektrike të prodhuar nga një ngarkesë elektrike ose dy ngarkesa elektrike zgjidhet lehtësisht duke përdorur formulën e forcës së fushës elektrike. Nëse ajo që llogaritet është forca e fushës elektrike e prodhuar nga një shpërndarje e ngarkesës elektrike, llogaritja është më e ndërlikuar nëse përdoret formula e forcës së fushës elektrike, por është më e lehtë nëse përdoret ligji i Gausit . Para se të studioni në thellësi ligjin e Gausit, së pari kuptoni fluksin elektrik sepse koncepti i fluksit elektrik përdoret në ligjin e Gausit.

Kuptimi i Fluksit Elektrik

Fjala flux vjen nga fjala latine fluere , që do të thotë të rrjedhësh. Fjalë për fjalë, fluksi elektrik mund të përkufizohet si rrjedha e një fushe elektrike. Fjala rrjedhë këtu nuk tregon një fushë elektrike që rrjedh si uji që rrjedh, por përshkruan praninë e një fushe elektrike që tregon në një drejtim të caktuar. Në temën e Vijave të Fushës Elektrike, u shpjegua se fushat elektrike vizualizohen ose përshkruhen duke përdorur vija të fushës elektrike, prandaj fluksi përshkruhet edhe si vija të fushës elektrike. Pra, fluksi është vija e fushës elektrike që kalon nëpër një sipërfaqe të caktuar, siç ilustrohet në imazhin më poshtë.

Formula 

Matematikisht, fluksi elektrik është prodhimi i fushës elektrike (E), sipërfaqes (A) dhe kosinusit të këndit midis Fluksi Elektrik 1Vijat e fushës elektrike me vija normale pingule me sipërfaqen.

Φ = EA cos θ ………………. (Ekuacioni 1)

LEXONI GJITHASHTU  Forca Magnetike

Nëse vijat e fushës elektrike janë pingule me sipërfaqen nëpër të cilën kalojnë, si në figurë, atëherë këndi midis vijave të fushës elektrike dhe vijës normale është 0.o, ku cos 0o = 1. Kështu formula Fluksi Elektrik 2transformuar në:

Φ = EA cos 0o = EA (1)
Φ = EA ……………. (Ekuacioni 2)

Bazuar në formulën e fluksit më sipër, mund të nxirren disa përfundime. Së pari , fluksi është në vlerën e tij maksimale kur vija e fushës elektrike është pingule me sipërfaqen sepse në atë gjendje këndi midis vijës së fushës elektrike dhe vijës normale është 0 ° , ku vlera kosinusale e 0 ° është 1. Së dyti , fluksi është në vlerën e tij minimale kur vija e fushës elektrike është paralele me sipërfaqen sepse në atë gjendje këndi midis vijës së fushës elektrike dhe vijës normale është 90 ° , ku vlera kosinusale e 90 ° është 0. Së treti , fluksi varet nga fusha elektrike (E) dhe sipërfaqja (A). Përveç sipërfaqes drejtkëndëshe si në shembullin e mësipërm, sipërfaqja mund të jetë edhe sferike dhe të tjera.

Sipërfaqja e mbuluar

Fluksi elektrik i përshkruar më parë përdori shembullin e një sipërfaqeje të hapur (një sipërfaqe katrore ose drejtkëndëshe). Po fluksi në një sipërfaqe të mbyllur siç është një kub, bllok ose sferë? Supozoni se ka vija të fushës elektrike që kalojnë nëpër bllok, si në figurën më poshtë.
Vijat e fushës elektrike me ngjyrë blu përkojnë me sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të rrezes për të formuar një kënd prej 90 gradësh.o me vijat normale të sipërfaqeve të sipërme dhe të poshtme. Kështu, fluksi në sipërfaqet e sipërme dhe të poshtme të trarit është Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.

LEXONI GJITHASHTU  Shembuj pyetjesh mbi shpejtësinë mesatare dhe shpejtësinë mesatare

Fluksi Elektrik 3Vijat e fushës elektrike me ngjyrë të verdhë përkojnë me sipërfaqet anësore të djathta dhe të majta të rrezes në mënyrë që ato të formojnë një kënd prej 90 gradësh.o me vijat normale të sipërfaqeve të majta dhe të djathta. Kështu, fluksi në sipërfaqet e djathta dhe të majta të bllokut është Φ = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Vijat e fushës elektrike me ngjyrë të kuqe janë pingule me sipërfaqet e përparme dhe të pasme të bllokut, duke formuar një kënd prej 0.o me vijat normale të sipërfaqeve të përparme dhe të pasme. Kështu, fluksi është Φ = EA cos 0o = EA (1) = E A.

Në imazhin më sipër, vijat e kuqe të fushës elektrike shihen duke lëvizur brenda bllokut dhe më pas duke dalë nga blloku. Kur vijat e fushës elektrike lëvizin brenda bllokut sikur të ketë një ngarkesë negative në bllok, fluksi është negativ. Anasjelltas, kur vijat e fushës elektrike lëvizin jashtë bllokut sikur të ketë një ngarkesë pozitive në bllok, fluksi elektrik është pozitiv. Në mënyrë cilësore ose pa llogaritje, nëse numri i vijave të fushës elektrike që hyjnë në bllok është i njëjtë me numrin e vijave të fushës elektrike që dalin nga blloku, fluksi që rezulton është zero. Në mënyrë sasiore ose duke përdorur llogaritje, fluksi elektrik që rezulton që kalon nëpër bllok llogaritet si më poshtë: fluksi hyrës = Φ 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA dhe fluksi dalës = Φ 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = +E A. Fluksi total është Φ = -Φ 1 + Φ 2 = -EA + EA = 0.

Bazuar në llogaritjet e mësipërme, konkludohet se fluksi total që kalon nëpër bllok, siç tregohet në figurën e mësipërme, është zero. Mund të thuhet se fluksi total është zero sepse nuk ka ngarkesë elektrike brenda bllokut. Prandaj, nëse nuk ka ngarkesë elektrike brenda një sipërfaqeje të mbyllur siç është një bllok, kub, sferë ose objekt tjetër, fluksi total është zero. Po sikur të ketë një ngarkesë elektrike brenda sipërfaqes së mbyllur?

LEXONI GJITHASHTU  Shembull i interferencës dhe difraksionit të dritës - rrjeta e difraksionit

Supozoni se ka një ngarkesë elektrike në qendër të sferës siç tregohet në figurën në të djathtë. Katër vijat e fushës elektrike të paraqitura përfaqësojnë vija të tjera të fushës elektrike që lëvizin jashtë nga qendra e sferës pingul me sipërfaqen e sferës. Çdo vijë është pingule me sipërfaqen e sferës nëpër të cilën kalon, duke formuar një kënd prej 0 ° me vijën normale pingule me sipërfaqen e sferës.

Fluksi elektrik në sferë:

Formula për intensitetin e fushës elektrike është E = kQ / r2 dhe formula për sipërfaqen e një sfere është A = 4πr2 , kështu që formula e fluksit ndryshon në:

Fluksi Elektrik 5

Nëse ngarkesa në qendër të sferës është +2Q, atëherë fluksi në sferë është

Fluksi Elektrik 6

Bazuar në formulën e mësipërme, konkludohet se nëse ka një ngarkesë elektrike brenda një sipërfaqeje sferike të mbyllur, atëherë vlera e fluksit në sferë nuk varet nga diametri ose rrezja e sferës. Vlera e fluksit është 4πk herë ngarkesa totale elektrike brenda sferës ose 1/ε o herë ngarkesa totale elektrike brenda sferës.

Njësia e Fluksit Elektrik

Formula bazë për fluksin është Φ = EA, ku E është intensiteti i fushës elektrike dhe A është sipërfaqja. Njësia e fushës elektrike është Njuton për Kulomb (N/C) dhe njësia e sipërfaqes është metri katror (m2 ) , pra njësia e fluksit është Njuton metër katror për Kulomb (Nm2 / C).

 

Lini një koment