ตัวอย่างของฟลักซ์ไฟฟ้า

4 ตัวอย่างของปัญหาเกี่ยวกับฟลักซ์ไฟฟ้า

1. สนามไฟฟ้า แรง 8000 N/C ตั้งฉากกับพื้นผิวสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีพื้นที่ผิว 10 ตารางเมตร². กำหนด ฟลักซ์ไฟฟ้า ที่ทะลุผ่านพื้นผิวสี่เหลี่ยม!
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
สนามไฟฟ้า (E) = 8000 นิวตัน/คูลอมบ์
พื้นที่ผิว (A) = 10 ตร.ม.²
θ = 0^o (เส้นสนามไฟฟ้าตรงกับเส้นตั้งฉาก)
ถาม: ฟลักซ์ไฟฟ้า (Φ)
คำตอบ :

สูตรฟลักซ์ไฟฟ้า:

Φ = EA cos θ
คำอธิบาย: Φ = ฟลักซ์ไฟฟ้า (Nm)²E = สนามไฟฟ้า (N/C), A = พื้นที่ผิว (m²)²), θ = มุมระหว่างเส้นสนามไฟฟ้าและเส้นตั้งฉาก (เส้นที่ตั้งฉากกับพื้นผิว)

ขนาดของฟลักซ์ไฟฟ้า:

Φ = EA cos θ = (8000)(10)(cos 0) = (8000)(10)(1) = 80.000 = 8 x 10⁴ Nm²/C

2. สนามไฟฟ้าขนาด 5000 นิวตัน/คูลอมบ์ ผ่านพื้นผิวสี่เหลี่ยมจัตุรัสและทำมุม 60 องศา^o เทียบกับเส้นปกติ พื้นที่ผิวของสี่เหลี่ยมจัตุรัสคือ 2 ตารางเมตร²จงหาฟลักซ์ไฟฟ้าที่ผ่านพื้นผิวสี่เหลี่ยมจัตุรัส!
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
สนามไฟฟ้า (E) = 5000 นิวตัน/คูลอมบ์
พื้นที่ผิว (A) = 2 ตร.ม.²
θ = 60^o
ถาม: ฟลักซ์ไฟฟ้า (Φ)
คำตอบ :
ฟลักซ์ไฟฟ้า:
Φ = EA cos θ = (5000)(2)(cos 60) = (5000)(2)(0,5) = 5000 = 5 x 10³ Nm²/C

3. สนามไฟฟ้าขนาด 4000 N/C ผ่านผิวของบล็อกดังแสดงในรูปด้านล่าง บล็อกมีความยาว 2 เมตร กว้าง 1 เมตร และสูง 1 เมตร จงหาฟลักซ์ไฟฟ้าที่ผ่านบล็อก!
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
สนามไฟฟ้า (E) = 5000 นิวตัน/คูลอมบ์
พื้นที่ผิว (A) = 2 ตร.ม.²
ถาม: ฟลักซ์ไฟฟ้า (Φ)
คำตอบ :

ฟลักซ์ไฟฟ้าผ่านบล็อก

จากภาพ เส้นสนามไฟฟ้าสีแดงตั้งฉากกับพื้นผิวของบล็อก ดังนั้นจึงทับซ้อนกับเส้นปกติ (ทำมุม 0 องศา)^oในขณะที่เส้นสนามไฟฟ้าอื่นๆ ขนานกับพื้นผิว จึงตั้งฉากกับเส้นปกติ (ทำมุม 90 องศา)^o).

เส้นแรงไฟฟ้าสีแดงพุ่งเข้าสู่บล็อก แต่เคลื่อนที่ออกไปจากบล็อก เมื่อเส้นแรงไฟฟ้าเคลื่อนที่เข้าสู่บล็อก ก็เสมือนว่ามีประจุลบอยู่ภายในบล็อก ดังนั้นฟลักซ์ไฟฟ้าจึงเป็นลบ ในทางกลับกัน เมื่อเส้นแรงไฟฟ้าเคลื่อนที่ออกไปจากบล็อก ก็เสมือนว่ามีประจุบวกอยู่ภายในบล็อก ดังนั้นฟลักซ์ไฟฟ้าจึงเป็นบวก เส้นแรงไฟฟ้าที่เข้าสู่บล็อกนั้นเหมือนกับเส้นแรงไฟฟ้าที่ออกจากบล็อก ดังนั้นฟลักซ์ไฟฟ้าลัพธ์จึงเป็นศูนย์

4. ลูกบอลมีรัศมี 0,5 เมตร และมีประจุไฟฟ้า 10 μC ที่จุดศูนย์กลางของลูกบอล จงหาฟลักซ์ไฟฟ้าที่ผ่านลูกบอล!
การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
รัศมีของลูกบอล (r) = 0,5 เมตร
ประจุไฟฟ้า (Q) = 10 μC = 10 x 10^-6 C
ถาม: ฟลักซ์ไฟฟ้า (Φ)
คำตอบ :

สนามไฟฟ้า:

E = kq/r²
E = (9 x 10⁹ Nm²/C²)(10 x 10^-6 C) / 0,5²
E = (90 x 10³) / 0,25
จ = 360 x 10³
จ = 3,60 x 10⁵ N / C

พื้นที่ผิวของทรงกลม:

A = 4 π r² = 4 (3,14)(0,5)² = (12,56)(0,25) = 3,14 ม.²

ฟลักซ์ไฟฟ้า:

เส้นแรงสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับพื้นผิวและทับซ้อนกับเส้นปกติ ดังนั้นมุมที่เกิดขึ้นจึงเป็น 0 องศา^o.
Φ = EA cos θ
Φ = (3,60 x 10⁵)(3,14)(cos 0)
Φ = (11,304 x 10⁵)(1)
Φ = 11,304 x 10⁵
Φ = 1,13 x 10⁶ Nm²/C