Gaussov zakon

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Elektromagnetizam
VFPt Solenoid correct2.svg
Ključne stavke
Elektricitet  Magnetizam
Elektrostatika
Magnetostatika
Elektrodinamika
Električna mreža
Kovarijantna formulacija
Ova kutijica: pogledaj  razgovor  uredi

U fizici, Gaussov zakon daje zavisnost električnog fluksa, koji izvire iz neke zatvorene površine, od električnog naboja, koji se nalazi unutar te površine.

Integralni oblik zakona[uredi - уреди | uredi izvor]

U integralnom obliku, zakon glasi:

\Phi = \oint_S \mathbf{E} \cdot d\mathbf{S} 
= {1 \over \epsilon_o} \int_V \rho\ dV = \frac{Q_S}{\epsilon_o}

gdje je \Phi električni fluks, -{\mathbf{E}}- je električno polje, -{d\mathbf{S}}- je diferencijal vektora zatvorene površine -{S}-, sa pravcem normalnim na površinu i smijerom van površine,-{Q_\mathrm{S}}- je količina električnog naboja koja se nalazi unutar zatvorene površine, ρ gustina električnog naboja u tački -{V}-, \epsilon_o je permitivnost vakuuma i \oint_S je površinski integral površi -{S}- koja okružuje zapreminu -{B}-.

Diferencijalni oblik zakona[uredi - уреди | uredi izvor]

U diferencijalnom obliku, jednačina postaje:

\nabla \cdot \mathbf{D} = \rho

gdje \nabla, nabla operator, predstavlja divergenciju, -{D}- je vektor dielektričnog pomijeranja (u jedinici C/m²), i -{ρ}- je gustina slobodnog električnog naboja (u jedinici C/m³), isključujući vezani električni naboj u materijalu.

Za linearne materijale, jednačina postaje:

\nabla \cdot \epsilon \mathbf{E} = \rho

gdje je \epsilon električna permitivnost

Kulonov i Gaussov zakon[uredi - уреди | uredi izvor]

Kulonov zakon je specijalni oblik Gausovog zakona. U specijalnom slučaju sferne površine sa električnim nabojem u centru, linije električnog polja su okomite na površ, sa istim intenzitetom u svakoj tački sfere, dajući jednostavniji oblik Gaussovog zakona:

E=\frac{Q}{4\pi\epsilon_0r^{2}}

gdje je -{E}- jačina električnog polja na rastojanju -{r}- od električnog naboja -{Q}- koji se nalazi u centru površi, a -{ε0}- je permitivnost vakuuma. Stoga se zaključuje da iz Gaussovog zakona slijedi poznata zakonitost Kulonovog zakona da je električno polje obrnuto proporcionalno kvadratu rastojanja.

Gausov zakon se može iskoristiti za dokazivanje da ukoliko unutar Faradejevog kaveza nema električnog naboja, onda unutar kaveza nema ni električnog polja. Odnosno, spoljnje električno polje ne može prodrijeti u Faradejev kavez, već se polje unutar kaveza može stvoriti samo uslijed električnog naboja koji se nalazi u njemu. Gaussov zakon je elektrostatički ekvivalent Amperovog zakona, koji se bavi magnetizmom. Obe jednačine su uvrštene u Maxwellove jednačine.

Formulisao ga je Carl Friedrich Gauss 1835. godine, ali nije objavljen sve do 1867. godine. Zbog matematičke sličnosti, Gaussov zakon ima primijenu i na druge fizičke pojave koje obrnuto proporcionalno zavise od kvadrata rastojanja, kao što su gravitacija ili intenzitet radijacije.

Također pogledajte[uredi - уреди | uredi izvor]

Eksterni linkovi[uredi - уреди | uredi izvor]