Kahulugan ng electric flux
Tungkol sa electric field, napag-usapan na ang kahulugan at equation ng electric field na maaaring gamitin upang kalkulahin ang lakas ng electric field na nalilikha ng isang electric charge, ilang electric charge, o ng distribusyon ng electric charge. Ang pagkalkula ng lakas ng electric field na nalilikha ng isang electric charge o dalawang electric charge ay madaling malutas gamit ang pormula ng lakas ng electric field. Kung ang kalkulado ay ang lakas ng electric field na nalilikha ng distribusyon ng electric charge, mas kumplikado ang pagkalkula kung gagamitin ang pormula para sa lakas ng electric field, ngunit mas madaling gamitin ang batas ni Gauss . Bago pag-aralan nang malalim ang batas ni Gauss, unawain muna ang electric flux dahil sa konsepto ng electric flux na ginamit sa batas ni Gauss.
Ang salitang flux ay nagmula sa salitang Latin na fluere, na nangangahulugang dumaloy. Ang electrical flux ay maaaring bigyang-kahulugan bilang daloy ng electric field. Ang salitang flow dito ay hindi nagpapakita ng electric field na dumadaloy tulad ng umaagos na tubig, ngunit ipinapaliwanag ang pagkakaroon ng isang electric field na patungo sa isang partikular na direksyon. Tungkol sa mga linya ng electric field, ipinaliwanag na ang electric field ay nakikita o iginuguhit gamit ang mga linya ng electric field, at samakatuwid ang mga electric flux ay inilalarawan din bilang mga linya ng electric field. Kaya ang electric flux ay isang linya ng electric field na dumadaan sa isang partikular na lugar ng ibabaw, gaya ng ipinakita sa larawan sa ibaba.
Ang ekwasyon ng electric flux
Sa matematika, ang electrical flux ay produkto ng electric field (E), surface area (A) at cosine ng anggulo sa pagitan ng linya ng electric field at ng normal na linya na patayo sa ibabaw.
F = EA cos θ …………. (Equation 1)
Kung ang mga linya ng electric field ay patayo sa surface area na kanilang nadadaanan gaya ng nasa pigura, ang anggulo sa pagitan ng linya ng electric field at ng normal na linya ay 0° C , kung saan ang cos 0 °C = 1. Kaya, ang pormula para sa electric flux ay magbabago sa:
F = EA cos 0o = EA (1)
F = EA …………………. (Ekwasyon 2)
Batay sa pormula, ang electric flux sa itaas ay nagtatapos ng ilang bagay. Una, ang electric flux ay pinakamataas kapag ang linya ng electric field ay patayo sa surface area dahil sa kondisyong ito ang anggulo sa pagitan ng linya ng electric field at ng normal na linya ay 0°, kung saan ang cosine na 0° ay 1. Pangalawa, ang electric flux ay pinakamababa kapag ang linya ng electric field ay parallel sa surface area dahil sa kondisyong ito ang anggulo sa pagitan ng linya ng electric field at ng normal na linya ay 90 ° , kung saan ang cosine na 90 ° ay 0. Pangatlo, ang electric flux ay nakadepende sa electric field (E) at surface area (A). Bukod sa parisukat na surface area tulad ng sa halimbawa sa itaas, ang surface area ay maaari ding maging spherical at iba pa.
Pag-agos ng kuryente sa saradong ibabaw
Ang karga ng kuryente na inilarawan kanina ay gumagamit ng isang halimbawa ng isang bukas na ibabaw (parisukat o parihabang lawak ng ibabaw). Paano nangyayari ang mga electric flux sa mga saradong ibabaw tulad ng mga kubo, beam, o bola? Ipagpalagay na may mga linya ng electric field na dumadaan sa beam, tulad ng ipinapakita sa ibaba.
Ang mga linya ng electric field na kulay asul ay nagtutugma sa itaas at ibabang bahagi ng beam kaya bumubuo ang mga ito ng anggulong 90°C.o kasama ang normal na linya ng itaas at ibabang mga ibabaw. Kaya, ang electric flux sa itaas at ibabang mga ibabaw ng beam ay F = EA cos 90o = EA (0) = 0.
Ang mga linya ng electric field na binibigyan ng kulay dilaw ay tumutugma sa kanan at kaliwang bahagi ng beam kaya't lumilikha ang mga ito ng anggulong 90 ° sa normal na linya ng kaliwa at kanang bahagi. Kaya, ang electric flux sa kanan at kaliwang bahagi ng beam ay F = EA cos 90 ° = EA (0) = 0.
Ang mga linya ng electric field ay binibigyan ng pulang patayo sa harap at likod na mga ibabaw ng beam upang lumikha ang mga ito ng anggulong 0 ° na may normal na linya ng harap at likod na mga ibabaw. Kaya, ang electric flux ay F = EA cos 0 ° = EA (1) = EA.
Sa larawan sa itaas, ang mga nakikitang pulang linya ng electric field ay gumagalaw papasok sa beam at pagkatapos ay lumalabas sa beam. Kapag ang mga linya ng electric field ay gumagalaw papasok sa beam na parang may negatibong karga sa loob ng beam, ang electric flux ay negatibo. Sa kabaligtaran, kapag ang mga linya ng electric field ay gumagalaw palabas ng beam na parang may positibong karga sa loob ng beam, ang electric flux ay positibo. Sa kwalitatibo, kung ang bilang ng mga linya ng electric field na pumapasok sa beam ay katumbas ng bilang ng mga linya ng electric field na lumalabas sa beam, ang resultang electric flux ay zero. Sa kwantitatibo, ang resultang electric flux na dumadaan sa beam ay kinakalkula sa sumusunod na paraan: papasok na electrical flux = F 1 = – EA cos 0 o = – EA (1) = -EA at papalabas na electric flux = F 2 = + EA cos 0 o = + EA (1) = + E A. Ang kabuuang electric flux ay F = – F 1 + F 2 = -EA + EA = 0.
Batay sa mga kalkulasyon sa itaas, napagpasyahan na ang kabuuang electric flux na dumadaan sa beam gaya ng nasa larawan sa itaas ay zero. Masasabing ang kabuuang electric flux ay zero dahil walang electric charge sa beam. Kaya kung walang electric charge sa isang saradong ibabaw tulad ng mga beam, cube, sphere, atbp., ang kabuuang electric flux ay zero. Paano kung mayroong electric charge sa isang saradong ibabaw?
Ipagpalagay na mayroong kargadong elektrikal sa gitna ng bola, gaya ng ipinapakita sa pigura sa gilid. Ang apat na linya ng electric field ay inilalarawan bilang kumakatawan sa mga linya ng iba pang mga electric field na lumalabas mula sa gitna ng sphere na patayo sa ibabaw ng sphere. Ang bawat linya ay patayo sa ibabaw ng bola, kung saan ito bumubuo ng anggulo na 0.o na may normal na linya na patayo sa ibabaw ng bola.
Pagdaloy ng kuryente sa bola: Φ = E A.
Ang pormula ng lakas ng electric field ay E = kq / r 2 , at ang equation ng surface area ng sphere ay A = 4 pr 2 kaya ang pormula ng electric flux ay magbabago sa:
Kung ang karga sa gitna ng bola ay + 2Q, kung gayon ang electric flux sa bola ay
Batay sa pormula ng electric flux, napagpasyahan na kung mayroong karga ng kuryente sa saradong spherical surface,
Ang halaga ng electric flux sa bola ay hindi nakadepende sa diyametro o radius ng bola. Ang magnitude ng electric flux ay 4πk na pinarami ng kabuuang electrical charge sa bola, o 1/ε o na pinarami ng kabuuang electrical charge sa bola.
Yunit ng electric flux
Ang pangunahing pormula ng electric flux ay F = EA, kung saan ang E ay ang lakas ng electric field at ang A ay ang surface area. Ang yunit ng electric field ay Newton per Coulomb (N/C), at ang yunit ng surface area ay ang square meter (m² ) kaya ang yunit ng electrical flux ay Newton square meter per Coulomb (Nm² / C).
