電場は、荷電粒子を取り囲む場です。そして、電束は、領域を通るその電荷の流れを決定する速度です。そして、この速度は、サーフェスを通過する線の数に正比例します。これらの線は、正電荷から発生し、負電荷で終了すると言われています。この記事では、電束がガウスの法則とどのように関連しているかについて詳しく説明します。
電気力線とは
ガウスに関連する電束のように、電場の概念をよりよく理解するために描かれた架空の線は、電気力線または電気力線として知られています。これらを表すためにいくつかの規則が使用されます。ラインをグラフィカルに。
磁力線上の任意の点における方向場は、その点に引かれた接線によって与えられます。
正の電荷から始まり、負の電荷に沈みます。
直線でも曲線でも構いません。
閉曲線であるはずがありません。
電気力線は同じ点から出たり沈んだりできないため、閉じた線にはなりません.
2 つの電気力線は互いに交差できません。
これは、電気力線が特定の点における電気力線の方向も表すためです。電界は一方向しか持てず、交差する場合は双方向であることを意味するため、電界線は交差できません。
電束とは?
ガウスの法則に関連する電束によると、電束は面を通過する線の数であると言えます。また、電荷を生成する距離からの電場の強さを定義するためにも使用されます。この電場 E は、任意の点で電荷に力を発生させます。
平面が通常の場合、電場の流れ、フラックスは
Φ=EA
領域 S の表面を通過する一様な電束は、
Φ=E.A =EAcosθ
ここで、E は電場の大きさ、S は表面積、θ は電場線と法線の間の角度です。
不均一電場における小さな表面積 dS を通る電束 dΦE は、dΦE=EdS で与えられます。 (電場 E に、電場に垂直な面積の成分を掛けたもの)。
電束の SI 単位は 1 メートルあたりのボルトです。この 1 メートルあたりのボルトは、ニュートン メートルの平方クーロン逆数 (N m2 C-1) に等しくなります。電束の基本単位はkg・m3・s-3・A-1です。
電束の性質
電気力線が表面を通過するときに生じる電気束には、次のような特徴があります:
フラックス ラインは、多くの場合、始点が正の電荷を持ち、終点が負の電荷を持っています。
磁束線の数によって電界の周波数が決まります。
すべての力線は互いに平行です。
通常、磁束線は帯電した表面に出入りします。
ガウスの法則
ガウスの法則の重要性に関連する電束を理解するために、まずガウスの法則を見てみましょう。
ガウスの法則は、電荷の分布によって生成される静電界を定義します。閉じた表面を横切る電束は、この表面に包まれた総電荷に依存すると主張しています。
法則は、電荷と結果として生じる電場との関係を説明しています。ガウスの法則は、電磁気的に調整する 4 つの基本方程式の 1 つを与えてくれます。残りの 3 つは、ガウスの法則、ファラデーの法則、アンペアの法則です。
電束がガウスの法則にどのように関係しているかについてのメモ
ガウスの法則では、閉じたガウス面を通過する電束は、面内の総電荷を誘電率 (ε0) で割った値に等しいと説明されています。
積分形式のガウスの法則は次のように与えられます:
∫E⋅dA =Q/ε0
どこで
E は電界ベクトルを定義します
Q は封入電荷を定義します
ε0 は自由空間の誘電率です
A は外向きのベクトルです。
ガウスの定理では、閉じた表面からの電束は、表面に囲まれた電界のソースとシンクから生じるとも述べています。
表面の外側にある電荷は電束に寄与しません。
式のソースとシンクは電荷のみです。たとえば、変化する磁場は、ソースまたはシンクとして機能できません。
ガウスの法則の適用
あなたのノウハウはガウスの法則に関連する電束なので、ガウスの法則の応用を見てみましょう。
ガウスの法則は、無限に長いまっすぐな荷電ワイヤによる電場を見つけることができます。
無限に帯電した平面シートによる電場も計算できます。
ガウスの法則を適用して、2 つの平行な荷電シートによる電界を見つけることもできます。
一様に帯電した球殻の電場を見つけるためにも使用されます。
結論
ガウスの法則では、閉じた表面内のフラックスの量は封入された電荷に等しく、誘電率で割られると説明されています。この記事では、電束とガウスの法則の関係について説明しました。電気力線と電束はすべて、ガウスの法則の重要な要素です。ガウスの法則は、閉じた表面を通過する電束が表面の形状や面積に依存しないことも説明しています。
