Flux electric
Imaginați-vă un câmp electric E care trece printr-o suprafață. Considerați o zonă infinitezimală (dA) de pe această suprafață, de-a lungul căreia E rămâne constantă. De asemenea, să presupunem că unghiul dintre E și dA este i. Fluxul electric este definit ca EdAcos(i). E și dA sunt vectori. Fluxul este produsul punctat al lui E și dA. Utilizând notația vectorială completă, fluxul electric d Φ E {\displaystyle d\Phi _{E}\,}
printr-o suprafață mică d A {\displaystyle d\mathbf {A} }
este dat de
d Φ E = E ⋅ d A {\displaystyle d\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
Fluxul electric pe o suprafață S este, prin urmare, dat de integrala de suprafață:
Φ E = ∫ S E ⋅ d A {\displaystyle \Phi _{E}=\int _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
unde E este câmpul electric, iar dA este o suprafață diferențială pe suprafața S {\displaystyle S}
cu o normala la suprafață orientată spre exterior care îi definește direcția.
Pentru o suprafață gaussiană închisă, fluxul electric este dat de:
Φ E = ∮ S E ⋅ d A = Q S ϵ 0 {\displaystyle \Phi _{E}=\oint _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} ={\frac {Q_{S}}{\epsilon _{0}}}} 
unde QS este sarcina netă cuprinsă de suprafață (incluzând atât sarcina liberă, cât și cea legată), iar ε0 este constanta electrică. Această relație este cunoscută ca legea lui Gauss pentru câmpul electric în forma sa integrală și este una dintre cele patru ecuații ale lui Maxwell.
Fluxul electric nu este afectat de sarcinile care nu se află în interiorul suprafeței închise. Dar câmpul electric net, E, din ecuația Legii lui Gauss, poate fi afectat de sarcinile care se află în afara suprafeței închise. Legea lui Gauss este adevărată în toate situațiile, dar oamenii o pot folosi pentru a calcula doar atunci când există grade mari de simetrie în câmpul electric. Exemplele includ simetria sferică și cilindrică. În caz contrar, calculele sunt prea greu de făcut manual și trebuie să fie efectuate cu ajutorul unui computer.
Fluxul electric are ca unități SI volt-metri (V m) sau, în mod echivalent, newtoni-metri pătrați pe coulomb (N m2 C-1). Astfel, unitățile de bază SI ale fluxului electric sunt kg-m3-s-3-A-1.
Pagini conexe
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este fluxul electric?
R: Fluxul electric este produsul punctual al unui câmp electric, E, și al unei arii diferențiale pe o suprafață, dA.
Î: Cum se calculează fluxul electric?
R: Fluxul electric poate fi calculat cu ajutorul ecuației EdAcos(i), unde E este câmpul electric și dA este o arie infinitezimală de pe suprafața pe care E rămâne constantă. Unghiul dintre E și dA este i.
Î: Ce afirmă legea lui Gauss pentru câmpurile electrice?
R: Legea lui Gauss pentru câmpurile electrice afirmă că, pentru o suprafață gaussiană închisă, fluxul electric care o traversează va fi egal cu sarcina netă închisă de aceasta împărțită la constanta electrică (ε0). Această relație este valabilă în toate situațiile, dar poate fi utilizată pentru a calcula doar atunci când există grade mari de simetrie în câmpul electric.
Î: Care sunt câteva exemple de situații simetrice în care legea lui Gauss poate fi utilizată pentru a calcula?
R: Exemplele includ simetria sferică și cilindrică.
Î: Care sunt unitățile SI ale fluxului electric?
R: Fluxul electric are ca unități SI volt-metru (V m) sau newton-metru pătrat pe coulomb (N m2 C-1). Unitățile de bază SI ale fluxului electric sunt kg-m3-s-3-A-1.
Î: Depinde fluxul electric de sarcinile din afara unei suprafețe închise?
R: Nu, fluxul electric nu este afectat de sarcinile care se află în afara unei suprafețe închise; cu toate acestea, ele pot afecta câmpul electric net din interiorul acesteia.
