電磁気学と物理学がまだ夢の中であなたを悩ませているという事実を否定することはできません.まあ、心配しないでください、ほとんどの人がこのトピックを恐れています.電磁気学の有名な法則の 1 つであるガウスの法則について学びます。特定の物体の電界と電荷を接続するのに役立ちます。
これは、マクスウェルの 4 つの法則の一部でもあります。詳しく理解し、無限に長い直線によるフィールドの見つけ方を学びましょう とその効果。
電束とは?
オブジェクトを考えて、トーチライトを通過させます。いくつかの光線はそれを直接横切りますが、他の光線は横切らないことがわかります。同様に、電束とは、閉じた面を垂直に横切る電気力線の数を指します。
物理学では、これは電界と閉じた物体に閉じ込められた電荷との関係を確立するのに役立ちます.
次のトピックに進むには、ガウスの法則の基礎を形成するため、このトピックを深く学ぶことが重要です。電束の助けを借りて、無限に長い直線ワイヤによる電界を計算できます .
電束の数式
単位時間内に特定の領域を横切る磁力線の数は、電束として知られています。電束は、表面の向きに依存します。
ケース 1:
したがって、状況に応じて、表面がそれを横切る磁力線に直接垂直である場合.
次に、フラックスは、
=E*A
ケース 2:
しかし、表面が何らかの角度で曲がっている場合、フラックスは
=E*アコス
どこで、
は電束です
E は電場です
A は表面の面積です
は、表面とそれを横切る磁力線の方向との間の角度です。
ガウスの法則とは?
あなたが物理学の学生であれば、この法則は重要な役割を果たします。この法則は、有名な科学者ガウスによって使用されるようになりました。ガウスは、閉じた物体による磁束は、シリンダー内に閉じ込められた電荷を真空の誘電率で割った値に等しいと述べました。この記事を読み終えると、このトピックを明確に理解し、このトピックのすべての部分を接続するマインド マップを作成できるようになります。あなたはきっとこのプロセスを楽しむつもりです。
ガウスの法則の数式
ガウスの法則に従って、閉じた表面の全フラックスは、物体に囲まれた電荷をその媒体の誘電率で割ったものです。
ですから、
=E.ds=エド
ds=4r2
=E*4r2
ガウス面内の電荷は q
したがって、ガウスの定理によれば、
=q/
両方のフラックスを等しくすることについて
E*4r2=q/
どこで、
E は閉曲面の電場
R はサーフェスの半径です
Q は表面に囲まれた電荷です
媒体の誘電率です
立方体の側面に電荷がある例を考えてみましょう。各面を通るフラックスは
=Q/
この法則をよく見ると、閉じた表面による全フラックスが閉じた表面に囲まれた電荷に比例することがわかります。
ガウスの法則の適用方法
この法則は、円柱、立方体など、あらゆる種類の固定された閉じた表面の電場を計算するための鍵です。閉じた表面の電場を計算する際に困難に直面している場合は、ガウスの法則が役に立ちます。
ガウスの法則を適用する手順
閉じた複雑な図形にガウスの法則を適用する手順は次のとおりです。
- まず、ガウス サーフェスを選択する必要があります。簡単に電場を導き出すことができます。
- 標準 1 と 2 の対称性の問題を思い出してください。ここでそれらの概念を適用すると、簡単な答えが得られます。
- 注意すべき点は、ガウス面が実表面全体を覆う必要はないということです。これには、ガウス面の内側または外側が含まれる可能性があります。
ガウスの法則の適用
ガウスの法則は、閉じた表面の電場を計算する必要がある場合に非常に役立つ法則です。
- 無限に長いワイヤーによる電界
- 閉球による電場
- 無限平面シートによる電界
- 有限ワイヤによる電界
無限に長い直線ワイヤによる電界
帯電した無限に長い直線ワイヤを考えてみましょう。 Lambda は、このオブジェクトの単位長さあたりの料金です。その周りにガウス サーフェスを描くと、直線のワイヤは円柱に似ています。
この円柱の高さを l、その表面の半径を r とします。
無限に長い直線による電場は E.
湾曲部分の総表面積=2rl
合計料金 =l
曲面を通る磁束=E*2rl
ガウスの法則によると:
E =2r
