电气通量和高斯法律的基础知识

在本教程中，我们将了解静电中的两个重要概念，即电量和高斯定律。本教程解释了电气通量，磁通线，高斯法律，其声明及其应用的概念。

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介绍

在深入讨论主要话题之前，让我们快速总结一下一些重要的概念。电场的定义是在某一点上单位电荷所受的力。

e = f / q

例如，在一定距离处的测试充电'q'上的点充电'q'的电场

在上面的例子中，在点充电附近的单位测试充电'Q'Q'经历力。该力的方向可以通过径向从正电荷或进入负电荷的线来表示。这些力线称为场线或磁通线。

电通量线的性质

电场或磁通线是电荷的力线，具有以下性质：

• 助焊线通常源于正电荷并终止于负电荷。

• 电场的强度取决于通量线的数目。
• 所有磁通线彼此平行。
• 通常，通量线进入或离开带电表面。

电量

想象围绕电荷的电场可以在称为电量的量方面表示。场线或磁通线可用于被描绘为电荷周围的电量的分布。

基于1830年代后期的Michael Faraday进行的实验，电荷周围的电场可以在其周围的力存在下想象。根据他的研究，电场由小束电力组成，其在数量中固定。

该束或小封闭区域称为通量管。电通量是电场中的通量总数，即电磁通量被定义为任何特定电场中的电力线的总数。电通量的象征是φ。

电通量方程

通量的概念总是与某物(在这种情况下是电场)通过一个给定的区域有关。然后进一步探索，通过给定区域表面的力线取决于三个因素:

• 电场的力量
• 表面的区域
• 曲面相对于力的方向

前两点很明显但有趣的是曲面的方向。为了更好地理解这一点，让我们考虑一个表面，它在三个不同的方向上通过电场插入。

当表面垂直于电场时，表面截取的最大线数。如果表面与该字段平行，则通过表面的场线数为零。

但如果表面的取向角为θ，那么通过的直线数将与这个角度成正比。

通常，如果θ是面积为A的表面的电场矢量与表面矢量的夹角，则通过该表面的电场线数与cos (θ)成正比。

φ._E.αcos（θ）

考虑到其他两个因素，即电场和表面的面积，磁通量的等式可以如下写入：

φ._E.= EACOS（θ）

式中，E为电场，单位为牛顿。库仑

A是单位为米的表面积²

θ是单位度或弧度的角度

因此，电通量的单位为牛顿表²/库仑(纳米²/C）。

如果表面具有确定性区域，则该配方良好且良好。如果表面弯曲怎么办？

然后将表面分成区域D的小元素，并且磁通量的整体用于整个表面。

φ._E.=∫e。达

高斯定律

在理解电气通量的概念之后，我们可以在封闭的表面上说，如果其体积内没有电荷，则通过表面的电量为零。但是如果在表面的体积内有一些电荷怎么办？对此的答案在于Gauss的法律。

高斯法律声明

高斯的定律指出，通过封闭表面的电量等于通过自由空间的介电常数包围的总电荷的比率。

φ._{封闭的表面}= q /ε_0.

这意味着通过封闭表面的电通量与表面的形状或面积无关。

高斯曲面

高斯表面是可以应用高斯定律的特殊表面。任何高斯表面都必须满足以下条件。

• 表面的形状可能是不规则的，但必须大到包围电荷。
• 它一定是一个封闭曲面。
• 字段的大小必须是恒定的。

高斯法律的应用

• 高斯的定律可用于找到电场点充电，无限电荷线，无限电荷或电荷球。所有这些电荷分布都在性质上对称。
• 我们还可以使用Gauss的定律找到穿过封闭表面的电气通量。
• 下面是用高斯定律计算出的三种不同电荷分布的电场值:
  • 电场由于无限的电荷线=λ/2πε_0.R.
  • 电场由于无限的电荷=σ/2ε_0.
  • 球形壳引起的电场= kq / r²