Elektrický tok - Electric flux

Články o
Elektromagnetismus
Elektřina Magnetismus Dějiny Učebnice
Elektrostatika Elektrický náboj Coulombův zákon Dirigent Hustota náboje Permitivita Elektrický dipólový moment Elektrické pole Elektrický potenciál Elektrický tok  / potenciální energie Elektrostatický výboj Gaussův zákon Indukce Izolátor Hustota polarizace Statická elektřina Triboelektřina
Magnetostatika Ampereův zákon Biot – Savartův zákon Gaussův zákon pro magnetismus Magnetické pole Magnetický tok Magnetický dipólový moment Magnetická propustnost Magnetický skalární potenciál Magnetizace Magnetomotorická síla Pravidlo pravé ruky
Elektrodynamika Lorentzův silový zákon Elektromagnetická indukce Faradayův zákon Lenzův zákon Zdvihový proud Potenciál magnetického vektoru Maxwellovy rovnice Elektromagnetické pole Elektromagnetický puls Elektromagnetická radiace Maxwellův tenzor Poyntingův vektor Liénard – Wiechertův potenciál Jefimenkovy rovnice Vířivý proud Londýnské rovnice Matematické popisy elektromagnetického pole
Elektrická síť Střídavý proud Kapacita Stejnosměrný proud Elektrický proud Elektrolýza Hustota proudu Joule topení Elektromotorická síla Impedance Indukčnost Ohmův zákon Paralelní obvod Odpor Rezonanční dutiny Sériový obvod Napětí Vlnovody
Koviantní formulace Elektromagnetický tenzor (tenzor napětí a energie ) Čtyřproudové Elektromagnetický čtyř potenciál
Vědci Ampér Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Jindřich Hertz Joule Lenz Lorentz Maxwell Ørsted Ohm Ritchie Savart Zpěvák Tesla Volta Weber

v elektromagnetismus, elektrický tok je měřítkem elektrické pole skrz daný povrch,^[1] i když elektrické pole samo o sobě nemůže proudit. Jedná se o způsob, jak popsat sílu elektrického pole v jakékoli vzdálenosti od náboje způsobujícího pole.

Elektrické pole E může vyvinout sílu na elektrický náboj v kterémkoli bodě vesmíru. Elektrické pole je úměrné spád napětí.

Přehled

Elektrický „náboj“, například jeden elektron ve vesmíru, obklopuje elektrické pole. V obrazové formě je toto elektrické pole zobrazeno jako tečka, náboj, vyzařující „linie toku“. Říká se jim Gaussovy linie.^[2] Hustota těchto čar odpovídá intenzitě elektrického pole, kterou lze také nazvat hustotou elektrického toku: počet „čar“ na jednotku plochy. Elektrický tok je úměrný celkovému počtu elektrických siločáry procházet povrchem. Pro jednoduchost výpočtů je často vhodné uvažovat povrch kolmý k čarám toku. Pokud je elektrické pole rovnoměrné, pak elektrický tok procházející povrchem vektorová oblast S je

${ displaystyle Phi _ {E} = mathbf {E} cdot mathbf {S} = ES cos theta,}$

kde E je elektrické pole (s jednotkami o V / m), E je jeho velikost, S je plocha povrchu a θ je úhel mezi čarami elektrického pole a normálou (kolmo) na S.

Pro nejednotné elektrické pole elektrický tok dΦ_E přes malou plochu dS darováno

${ displaystyle d Phi _ {E} = mathbf {E} cdot d mathbf {S}}$

(elektrické pole, E, vynásobený složkou plochy kolmé na pole). Elektrický tok po povrchu S je proto dána povrchový integrál:

${ displaystyle Phi _ {E} = iint _ {S} mathbf {E} cdot d mathbf {S}}$

kde E je elektrické pole a dS je diferenciální oblast na uzavřeném povrchu S směrem ven povrch normální definování jeho směru.

Pro uzavřený Gaussův povrch, elektrický tok je dán vztahem:

${ displaystyle Phi _ {E} = , !}$ ${ displaystyle scriptstyle S}$ ${ displaystyle mathbf {E} cdot d mathbf {S} = { frac {Q} { varepsilon _ {0}}} , !}$

kde

E je elektrické pole,

S je jakýkoli uzavřený povrch,

Q je celkem elektrický náboj uvnitř povrchu S,

ε₀ je elektrická konstanta (univerzální konstanta, nazývaná také „permitivita volného místa ") (ε₀ ≈ 8 854 187 817 ... x 10⁻¹² farady za Metr (F · m⁻¹)).

Tento vztah je známý jako Gaussův zákon pro elektrické pole v jeho integrální forma a je to jeden ze čtyř Maxwellovy rovnice.

Zatímco elektrický tok není ovlivňován náboji, které nejsou uvnitř uzavřeného povrchu, síťové elektrické pole, E, v rovnici Gaussova zákona, může být ovlivněna náboji, které leží mimo uzavřený povrch. Zatímco Gaussův zákon platí pro všechny situace, je nejužitečnější pro „ruční“ výpočty, když v elektrickém poli existují vysoké stupně symetrie. Mezi příklady patří sférická a válcová symetrie.

Elektrický tok má SI jednotky voltmetrů (V m), nebo ekvivalentně Newton metrů čtverečních za coulomb (N m² C⁻¹). To znamená, že SI základní jednotky elektrického toku jsou kg · m³· S⁻³·A⁻¹. Jeho rozměrný vzorec je [L.³MT⁻³Já⁻¹].

Viz také

• Magnetický tok
• Maxwellovy rovnice
• Elektrické pole
• Magnetické pole
• Elektromagnetické pole

Poznámky

• Purcell, Edward, Morin, David; Elektřina a magnetismus, 3. vydání; Cambridge University Press, New York. 2013 ISBN  9781107014022.
• Browne, Michael, PhD; Fyzika pro inženýrství a vědu, 2. vydání; McGraw Hill / Schaum, New York; 2010. ISBN  0071613994

Reference

externí odkazy

• Elektrický tok — Hyperfyzika