Κατανόηση του νόμου του Γκαους

Η ηλεκτρική ενέργεια έχει γίνει ένα σημαντικό μέρος της καθημερινής ανθρώπινης ζωής. Όπου, σχεδόν όλη η τεχνολογία που χρησιμοποιεί ο άνθρωπος χρησιμοποιεί αυτήν την ενέργεια. Αυτό φυσικά δεν μπορεί να διαχωριστεί από την επανάσταση που πραγματοποίησαν οι επιστήμονες στα τέλη του 1700 που ανακάλυψαν μια μέθοδο αξιοποίησης ισχυρής ηλεκτρικής ενέργειας.

Στο προηγούμενο υλικό, εξηγήθηκε ότι το ηλεκτρικό φορτίο χωρίζεται σε δύο, δηλαδή θετικό ηλεκτρικό φορτίο και αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο, όπου δύο ηλεκτρικά φορτία που είναι κοντά το ένα στο άλλο θα βιώσουν αλληλεπίδραση. Η αλληλεπίδραση μπορεί να έχει τη μορφή να προσελκύσει ο ένας τον άλλον εάν οι χρεώσεις δεν είναι οι ίδιες και απωθούν εάν οι χρεώσεις είναι παρόμοιες. Αυτό το περιστατικό προκλήθηκε από τον νόμο του Coloumb.

Ωστόσο, ο νόμος σχετικά με την ηλεκτροστατική δύναμη που προτείνεται από τον Charles de Coulomb υπάρχει με μια άλλη μορφή που ονομάζεται νόμος Gauss. Τι σημαίνει ο νόμος του Γκαους;

(Διαβάστε επίσης: Κατανόηση του νόμου του Coulomb)

Ο νόμος του Γκαους διατυπώθηκε από τον μαθηματικό ή φυσικό Carl Friedricch Gauss (1777-1855). Στα ευρήματά του, ο Gauss διατύπωσε έναν νόμο που καθορίζει το μέγεθος μιας ηλεκτρικής ροής (οι συνολικές γραμμές ηλεκτρικού πεδίου που διεισδύουν σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια) ηλεκτρικής ενέργειας που διεισδύει σε μια κλειστή επιφάνεια σε αναλογία με το συνολικό ηλεκτρικό φορτίο που περιβάλλει την κλειστή επιφάνεια.

Κατάφερε να βρει έναν τύπο για την έννοια των γραμμών πεδίου με τη μορφή μαθηματικών εξισώσεων. Πού, ο νόμος του Gauss μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ισχύος του ηλεκτρικού πεδίου σε ορισμένες συμμετρικές περιπτώσεις.

Μαθηματικά, ο νόμος του Γκαους μπορεί να διατυπωθεί ως εξής:

Φ = ∮AB.dA = EAcosϕ = q / ε0

Για να διατυπώσουμε το νόμο του Gauss, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την έννοια της ηλεκτρικής ροής, η επόμενη αναθεώρηση είναι η ηλεκτρική ροή για κλειστές επιφάνειες. Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα σημείο φόρτισης q, η ισχύς του ηλεκτρικού πεδίου E που προκύπτει από τα σημεία φόρτισης που καλύπτονται από μια κλειστή περιοχή, η οποία είναι μια σφαίρα ακτίνας r με φόρτιση q στο κέντρο της σφαίρας. Αυτό μπορεί να οριστεί ως εξής:

Ο νόμος του Γκαους

Η επιφάνεια του Gauss γύρω από την κατανομή των χρεώσεων (είτε σημειακή φόρτιση, φόρτιση on-line, φόρτιση στην επιφάνεια ή φόρτιση επί όγκου) είναι μια κλειστή επιφάνεια. Εν τω μεταξύ, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε όλα τα σημεία στην επιφάνεια είναι η ίδια και η ηλεκτρική ροή διέρχεται από την επιφάνεια κατά μήκος της επιφάνειας κανονική γραμμή.