Электрический поток - Electric flux

Статьи о
Электромагнетизм
Электричество Магнетизм История Учебники
Электростатика Электрический заряд Закон Кулона Дирижер Плотность заряда Разрешающая способность Электрический дипольный момент Электрическое поле Электрический потенциал Электрический поток  / потенциальная энергия Электростатический разряд Закон Гаусса Индукция Изолятор Плотность поляризации Статичное электричество Трибоэлектричество
Магнитостатика Закон Ампера Закон Био – Савара Закон Гаусса для магнетизма Магнитное поле Магнитный поток Магнитный дипольный момент Магнитная проницаемость Магнитный скалярный потенциал Намагничивание Магнитодвижущая сила Правило правой руки
Электродинамика Закон силы Лоренца Электромагнитная индукция Закон Фарадея Закон Ленца Ток смещения Магнитный векторный потенциал Уравнения Максвелла Электромагнитное поле Электромагнитный импульс Электромагнитное излучение Тензор Максвелла Вектор Пойнтинга Потенциал Льенара – Вихерта Уравнения Ефименко Вихревой ток Уравнения Лондона Математические описания электромагнитного поля
Электрическая сеть Переменный ток Емкость Постоянный ток Электрический ток Электролиз Плотность тока Джоулевое нагревание Электродвижущая сила Импеданс Индуктивность Закон Ома Параллельная схема Сопротивление Резонансные полости Последовательная схема Напряжение Волноводы
Ковариантная формулировка Электромагнитный тензор (тензор энергии-импульса ) Четырехтоковый Электромагнитный четырехпотенциальный
Ученые Ампер Биот Кулон Дэви Эйнштейн Фарадей Физо Гаусс Хевисайд Генри Герц Джоуль Ленц Лоренц Максвелл Ørsted Ом Ричи Savart Певица Тесла Вольта Вебер

В электромагнетизм, электрический поток это мера электрическое поле через заданную поверхность,^[1] хотя электрическое поле само по себе не может течь. Это способ описания напряженности электрического поля на любом расстоянии от заряда, вызывающего поле.

Электрическое поле E может воздействовать на электрический заряд в любой точке пространства. Электрическое поле пропорционально градиент напряжения.

Обзор

Электрический «заряд», такой как одиночный электрон в космосе, окружен электрическим полем. В наглядной форме это электрическое поле показано точкой, зарядом, излучающим «линии потока». Они называются линиями Гаусса.^[2] Плотность этих линий соответствует напряженности электрического поля, которую также можно назвать плотностью электрического потока: количество «линий» на единицу площади. Электрический поток пропорционален общему количеству электрических полевые линии проходит через поверхность. Для простоты расчетов часто удобно рассматривать поверхность, перпендикулярную силовым линиям. Если электрическое поле однородно, электрический поток, проходящий через поверхность векторная область S является

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

куда E электрическое поле (имеющее единицы В / м), E это его величина, S - площадь поверхности, а θ - угол между силовыми линиями электрического поля и нормалью (перпендикуляром) к S.

Для неоднородного электрического поля электрический поток dΦ_E через небольшую площадь поверхности dS дан кем-то

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

(электрическое поле, E, умноженное на составляющую площади, перпендикулярную полю). Электрический поток по поверхности S поэтому дается поверхностный интеграл:

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

куда E электрическое поле и dS дифференциальная площадь на замкнутой поверхности S с наружу нормальная поверхность определяя его направление.

Для закрытого Гауссова поверхность, электрический поток определяется как:

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

куда

E это электрическое поле,

S есть ли закрытая поверхность,

Q это общая электрический заряд внутри поверхности S,

ε₀ это электрическая постоянная (универсальная константа, также называемая "диэлектрическая проницаемость свободного пространства ") (ε₀ ≈ 8,854 187 817 ... х 10⁻¹² фарады на метр (Ф · м⁻¹)).

Это отношение известно как Закон Гаусса для электрического поля в его интеграл форма и это одна из четырех Уравнения Максвелла.

Хотя на электрический поток не влияют заряды, которые находятся вне замкнутой поверхности, чистое электрическое поле, Eв уравнении закона Гаусса могут влиять заряды, лежащие вне замкнутой поверхности. Хотя закон Гаусса справедлив для всех ситуаций, он наиболее полезен для расчетов «вручную», когда в электрическом поле существуют высокие степени симметрии. Примеры включают сферическую и цилиндрическую симметрию.

Электрический поток имеет SI единицы вольтметров (В м), или, что то же самое, ньютон квадратных метров на кулон (Н м² C⁻¹). Таким образом SI базовыми единицами электрического потока являются кг · м³· С⁻³· А⁻¹. Его размерная формула [L³MT⁻³я⁻¹].

Смотрите также

• Магнитный поток
• Уравнения Максвелла
• Электрическое поле
• Магнитное поле
• Электромагнитное поле

Примечания

• Перселл, Эдвард, Морен, Дэвид; Электричество и магнетизм, 3-е издание; Издательство Кембриджского университета, Нью-Йорк. 2013 ISBN  9781107014022.
• Браун, Майкл, доктор философии; Физика для инженерии и науки, 2-е издание; Макгроу Хилл / Шаум, Нью-Йорк; 2010 г. ISBN  0071613994

Рекомендации

внешняя ссылка

• Электрический поток — Гиперфизика