การทำความเข้าใจกฎของเกาส์

พลังงานไฟฟ้ากลายเป็นส่วนสำคัญในชีวิตประจำวันของมนุษย์ โดยที่เทคโนโลยีเกือบทั้งหมดที่มนุษย์ใช้จะใช้พลังงานนี้ แน่นอนว่าสิ่งนี้ไม่สามารถแยกออกจากการปฏิวัติที่ดำเนินการโดยนักวิทยาศาสตร์ในช่วงปลายทศวรรษที่ 1700 ที่ค้นพบวิธีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง

ในวัสดุก่อนหน้านี้มีการอธิบายว่าประจุไฟฟ้าถูกแบ่งออกเป็นสองอย่างคือประจุไฟฟ้าบวกและประจุไฟฟ้าลบซึ่งประจุไฟฟ้าสองตัวที่อยู่ใกล้กันจะมีปฏิสัมพันธ์กัน การโต้ตอบอาจอยู่ในรูปแบบของการดึงดูดซึ่งกันและกันหากประจุไม่เหมือนกันและขับไล่หากประจุมีความคล้ายคลึงกัน เหตุการณ์นี้เกิดจากกฎหมาย coloumb

อย่างไรก็ตามกฎหมายเกี่ยวกับแรงไฟฟ้าสถิตที่เสนอโดย Charles de Coulomb มีอยู่ในอีกรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่ากฎของเกาส์ กฎของเกาส์หมายถึงอะไร?

(อ่านเพิ่มเติม: การทำความเข้าใจกฎของคูลอมบ์)

กฎของเกาส์ถูกกำหนดโดยนักคณิตศาสตร์หรือนักฟิสิกส์ Carl Friedricch Gauss (1777-1855) ในการค้นพบของเขา Gauss ได้กำหนดกฎที่กำหนดขนาดของฟลักซ์ไฟฟ้า (เส้นสนามไฟฟ้าทั้งหมดที่ทะลุผ่านพื้นที่ผิวหนึ่ง ๆ ) ของกระแสไฟฟ้าที่ทะลุผ่านพื้นผิวปิดตามสัดส่วนของประจุไฟฟ้าทั้งหมดที่อยู่รอบ ๆ พื้นผิวปิด

เขาพยายามหาสูตรสำหรับแนวคิดเรื่องเส้นสนามในรูปของสมการคณิตศาสตร์ โดยที่กฎของ Gauss สามารถใช้ในการคำนวณความแรงของสนามไฟฟ้าในบางกรณีที่สมมาตรได้

ในทางคณิตศาสตร์กฎของ Gauss สามารถกำหนดได้ดังนี้:

Φ = ∮AB.dA = EAcosϕ = q / ε0

ในการกำหนดกฎของ Gauss เราสามารถใช้แนวคิดเรื่องฟลักซ์ไฟฟ้าบทวิจารณ์ต่อไปคือฟลักซ์ไฟฟ้าสำหรับพื้นผิวปิด สมมติว่ามีประจุพอยต์ q ความแรงของสนามไฟฟ้า E ที่สร้างขึ้นจากประจุพอยต์ที่ปกคลุมด้วยพื้นที่ปิดซึ่งเป็นทรงกลมของรัศมี r ที่มีประจุ q อยู่ตรงกลางของทรงกลม สามารถกำหนดได้ดังนี้:

พื้นผิว Gaussian รอบ ๆ การกระจายของประจุ (ไม่ว่าจะเป็นแบบจุดประจุไฟฟ้าบนเส้นประจุบนพื้นผิวหรือประจุต่อปริมาตร) เป็นพื้นผิวปิด ในขณะเดียวกันความเข้มของสนามไฟฟ้าทุกจุดบนพื้นผิวจะเท่ากันและฟลักซ์ไฟฟ้าที่ไหลผ่านพื้นผิวตามแนวปกติของพื้นผิว