Gaussi seaduse mõistmine

Elektrienergiast on saanud oluline osa inimese igapäevaelus. Kus peaaegu kogu inimese kasutatav tehnoloogia kasutab seda energiat. Seda ei saa muidugi lahutada revolutsioonist, mille viisid läbi teadlased 1700. aastate lõpus ja avastasid meetodi tugeva elektrienergia kasutamiseks.

Eelmises materjalis on selgitatud, et elektrilaeng jaguneb kaheks, nimelt positiivseks elektrilaenguks ja negatiivseks elektrilaenguks, kus kaks üksteise lähedal asuvat elektrilaengut kogevad koostoimet. Koostoime võib toimuda teineteise ligimeelitamise vormis, kui laengud pole ühesugused, ja tõrjuvana, kui laengud on sarnased. See vahejuhtum oli tingitud koloonia seadusest.

Charles de Coulombi pakutud elektrostaatilist jõudu käsitlev seadus eksisteerib aga teises vormis, mida nimetatakse Gaussi seaduseks. Mida mõeldakse Gaussi seadusega?

(Loe ka: Coulombi seaduse mõistmine)

Gaussi seaduse sõnastas matemaatik või füüsik Carl Friedricch Gauss (1777–1855). Oma järeldustes sõnastas Gauss seaduse, mis määrab suletud pinnale tungiva elektrivoolu suuruse (kogu elektrivälja jooned, mis läbivad teatud pindala) proportsionaalselt suletud pinda ümbritseva kogu elektrilaenguga.

Tal õnnestus leida väljajoonte kontseptsiooni valem matemaatiliste võrrandite kujul. Kus, teatud sümmeetrilistel juhtudel saab elektrivälja tugevuse arvutamiseks kasutada Gaussi seadust.

Matemaatiliselt saab Gaussi seaduse sõnastada järgmiselt:

Φ = ∮AB.dA = EAcosϕ = q / ε0

Gaussi seaduse sõnastamiseks võime kasutada elektrivoo mõistet, järgmine ülevaade on suletud pindade elektrivoog. Oletame, et on olemas punktlaeng q, elektrivälja tugevus E, mis tuleneb suletud alaga kaetud punktlaengutest, mis on raadiusega kera, mille laeng q on sfääri keskel. Seda saab määratleda järgmiselt:

Gaussi seadus

Gaussi pind laengute jaotuse ümber (olgu siis punktlaeng, laeng liinil, laeng pinnal või maht) on suletud pind. Samal ajal on elektrivälja intensiivsus kõigis pinna punktides sama ja elektrivoog, mis läbib pinda mööda pinna normaalset joont.