Mbi materialin Ligji i Kulombit forcat midis ngarkesave elektrike janë studiuar. Në shqyrtimin e fushë elektrike Është diskutuar një formë tjetër e ligjit të Kulombit, e cila shprehet nëpërmjet ekuacionit F = q E, ku F është forca elektrike, q është ngarkesa elektrike dhe E është fusha elektrike. Mund të thuhet se ligji i Kulombit është një ligj i fizikës që shpjegon marrëdhënien midis ngarkesës elektrike (q) dhe fushës elektrike (E).
Ligji i Gausit është një ligj tjetër i fizikës që shpjegon marrëdhënien midis ngarkesës elektrike dhe fushës elektrike. Ligji i Gausit u formulua nga Carl Friedrich Gauss (1777–1855), një fizikant teorik dhe matematikan gjerman. Fusha elektrike e gjeneruar nga një ose më shumë ngarkesa elektrike mund të llogaritet lehtësisht duke përdorur ligjin e Kulombit, por llogaritja bëhet më e ndërlikuar kur përcaktohet fusha elektrike e prodhuar nga një shpërndarje e ngarkesave elektrike. Ligji i Gausit ofron një mënyrë më të lehtë për të përcaktuar fushën elektrike të prodhuar nga një shpërndarje e ngarkesave elektrike. Për më tepër, nëse fusha elektrike është e njohur, ligji i Gausit mund të përdoret për të përcaktuar shpërndarjen e ngarkesave elektrike që prodhon fushën elektrike. Më poshtë diskutohen konceptet dhe formulat. Ligji i Gausit.
Konsideroni një ngarkesë elektrike pozitive në qendër të topit siç tregohet në imazhin anash. Nëse rrezja e topit është R, atëherë intensiteti i fushës elektrike i prodhuar nga ngarkesa në sipërfaqen e topit është E = kQ / R.2 dhe sipërfaqja e sferës është A = 4 π R2Për të vizualizuar fushën elektrike, vizatohen vija të fushës elektrike, por figura tregon vetëm katër. Meqenëse ngarkesa elektrike është pozitive, vijat e fushës elektrike vizatohen që burojnë nga qendra e sferës ku ndodhet ngarkesa elektrike, dhe çdo vijë e fushës elektrike është pingule me sipërfaqen e sferës nëpër të cilën kalon. Sa më larg ngarkesës elektrike, aq më e vogël është fusha elektrike, kështu që distanca midis vijave të fushës elektrike rritet gjithashtu.
Fluksi elektrik që depërton në sipërfaqen e sferës llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
Informacion: Φ = fluksi elektrik, Q = ngarkesa elektrike, k = 9 x 109 Nr m2/C2, eo (permittiviteti i hapësirës së lirë) = 8,85 x 10-12 C2/N m2, π = 3,14. Bazuar në këtë ekuacion, konkludohet se fluksi elektrik (Φ) që kalon nëpër një sipërfaqe sferike, është proporcionale me sasinë e ngarkesës elektrike (Q) në të dhe nuk varet nga rrezja e sferës (R).
Figura në të djathtë tregon katër sipërfaqe të mbyllura që përmbajnë një ngarkesë elektrike Q. Sipërfaqja e parë është sferike, ndërsa sipërfaqet e tjera kanë forma të parregullta. Ngarkesa elektrike është pozitive, kështu që vijat e fushës elektrike të përfaqësuara nga katër shigjeta vizatohen që burojnë nga ngarkesa. Katër vijat e fushës elektrike kalojnë nëpër sipërfaqen sferike dhe sipërfaqen tjetër e cila ka një formë të parregullt. Në shqyrtimin në lidhje me fluksi elektrik thuhet se Fluksi elektrik është vija e fushës elektrike që depërton në një sipërfaqe të caktuar.Vijat e fushës elektrike që depërtojnë në të katër sipërfaqet janë të njëjta, kështu që fluksi elektrik në të katër sipërfaqet ka të njëjtën vlerë. Fluksi elektrik që depërton në një sipërfaqe sferike është i barabartë me Φ = Q/εo , në mënyrë që fluksi elektrik që depërton në sipërfaqe të tjera që kanë forma të parregullta të ketë gjithashtu të njëjtën vlerë, përkatësisht Φ = Q/εoBazuar në këtë shpjegim, mund të konkludohet se fluksi elektrik që depërton në një sipërfaqe të mbyllur që përmban një ngarkesë elektrike nuk varet nga forma e sipërfaqes dhe madhësia e tij është Φ = 4 π k Q = Q/εo.
Figura në të djathtë tregon dy ngarkesa elektrike brenda një sipërfaqeje të mbyllur. Ngarkesa Q1 dhe Q2 pozitive në mënyrë që nëse përshkruhet, çdo ngarkesë ka një vijë fushe elektrike që depërton nga brenda sipërfaqes. Fluksi elektrik total është numri i përgjithshëm i vijave të fushës elektrike që depërtojnë nga një sipërfaqe e mbyllur. Sepse vijat e fushës elektrike të ngarkesës Q1 ekuivalente me një fluks elektrik Φ = Q1/εo dhe vijat e fushës elektrike të ngarkesës Q2 ekuivalente me një fluks elektrik Φ = Q2/εo atëherë numri i përgjithshëm i vijave të fushës elektrike është i barabartë me Q1/εo +Q2/εo = 1/εo (Q1 +Q2).
Bazuar në këtë shpjegim, mund të konkludohet se fluksi elektrik total është 1/εo herë ngarkesën totale elektrike në sipërfaqen e mbyllur. Ky pohim është ligji i Gausit. Matematikisht:
Φtotal = 1/εo (Qtotal) ———- Ekuacioni i ligjit të Gausit
Q total është sasia totale e ngarkesës elektrike brenda një sipërfaqeje të mbyllur. Nëse ka një ngarkesë elektrike jashtë sipërfaqes së mbyllur, atëherë ngarkesa nuk merret parasysh sepse fluksi elektrik që prodhon është zero. Fluksi elektrik është zero sepse vijat e fushës elektrike që burojnë nga ngarkesa depërtojnë në sipërfaqen e mbyllur dhe pastaj dalin përsëri në mënyrë që fluksi që rezulton të jetë zero. Sipërfaqja e mbyllur në ligjin e Gausit është një sipërfaqe imagjinare e paraqitur për të llogaritur fluksin elektrik të gjeneruar nga ngarkesat elektrike. Me fjalë të tjera, ngarkesat elektrike nuk duhet të jenë brenda një sipërfaqeje të mbyllur reale. Ligji i Gausit mund të përdoret për të përcaktuar fushën elektrike nëse shpërndarja e ngarkesave elektrike është e njohur ose mund të përdoret gjithashtu për të përcaktuar shpërndarjen e ngarkesave elektrike nëse fusha elektrike është e njohur. Përdorimi i ligjit të Gausit për të zgjidhur probleme të ndryshme shpjegohet në artikullin me titull Përcaktoni fushën elektrike duke përdorur ligjin e Gausit.
