Διαφορά μεταξύ του νόμου του Gauss και του νόμου του Coulomb

2024 Συγγραφέας: Alex Aldridge | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 13:36

Νόμος Gauss vs Law Coulomb

Ο νόμος του Gauss και ο νόμος του Coulomb είναι δύο πολύ σημαντικοί νόμοι που χρησιμοποιούνται στη θεωρία ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Αυτοί είναι δύο από τους πιο θεμελιώδεις νόμους, που οδηγούν στην ανάπτυξη του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Αυτοί οι νόμοι, μαζί με τον νόμο του Ampere, οδηγούν στις εξισώσεις του Maxwell. Οι εξισώσεις του Maxwell είναι ένα σύνολο τεσσάρων εξισώσεων που μπορούν να περιγράψουν οποιοδήποτε φαινόμενο στην ηλεκτρομαγνητική θεωρία. Απαιτείται μια διεξοδική κατανόηση αυτών των δύο νόμων, για να κατανοηθούν πλήρως οι θεωρίες του ηλεκτρομαγνητισμού. Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τι είναι ο νόμος του Gauss και ο νόμος του Coulomb, οι εφαρμογές τους, οι ορισμοί, οι ομοιότητες μεταξύ αυτών των δύο και τέλος οι διαφορές μεταξύ του νόμου του Gauss και του νόμου του Coulomb.

Νόμος του Gauss

Ο νόμος του Gauss είναι ένας πολύ σημαντικός νόμος που περιγράφει τις ιδιότητες των ηλεκτρικών πεδίων, των μαγνητικών πεδίων και των βαρυτικών πεδίων. Ο νόμος του Gauss για τα ηλεκτρικά πεδία δηλώνει ότι η ηλεκτρική ροή μέσω κάθε κλειστής επιφάνειας είναι ανάλογη με το ηλεκτρικό φορτίο που περικλείεται από την επιφάνεια. Μπορεί να εκφραστεί ως ∅=Q/ε₀ όπου φ είναι η συνολική ηλεκτρική ροή στην επιφάνεια, Q είναι το φορτίο που περικλείεται από την επιφάνεια και ε_{0είναι η διηλεκτρική σταθερά. Για να κατανοήσουμε αυτή την έννοια, πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε την έννοια της ηλεκτρικής ροής. Η ηλεκτρική ροή σε μια επιφάνεια είναι μια μέτρηση του αριθμού των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου που διέρχονται από μια επιφάνεια. Αυτό είναι ευθέως ανάλογο με τον αριθμό των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου σε όλη την επιφάνεια. Ο νόμος του Gauss για τα μαγνητικά πεδία είναι ένας πολύ σημαντικός νόμος. Ο νόμος του Gauss για τα μαγνητικά πεδία δηλώνει ότι η συνολική μαγνητική ροή σε οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι μηδέν. Αυτό συμβαίνει γιατί δεν υπάρχουν μαγνητικά μονόπολα. Οι μαγνητικοί πόλοι υπάρχουν μόνο ως δίπολα. Σε οποιαδήποτε δεδομένη κλειστή επιφάνεια, η καθαρή μαγνητική πολικότητα είναι μηδέν. Επομένως, η μαγνητική ροή σε οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια είναι μηδέν.}

Νόμος του Κουλόμπ

Ο νόμος του Κουλόμπ είναι ένας νόμος που περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων. Αυτό δηλώνει ότι η δύναμη μεταξύ δύο ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων είναι ανάλογη με τα φορτία και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ των δύο σωματιδίων. Αυτό μπορεί να εκφραστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση F=Q₁Q₂/ 4πr²ε 0 _{όπου Q}1 _{και Q2 είναι τα φορτία των σωματιδίων, r είναι η απόσταση μεταξύ των δύο φορτίων και ε}0_{είναι η διηλεκτρική σταθερά του ελεύθερου χώρου. Εάν αυτή η εξίσωση ορίζεται για ένα μέσο εκτός του ελεύθερου χώρου, το ε}0 _{θα πρέπει να αντικατασταθεί με το ε, όπου ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του μέσου. Εάν αυτά τα φορτία είχαν το ίδιο πρόσημο, το F θα ήταν θετική τιμή. Αυτό σημαίνει ότι τα δύο φορτία απωθούν το ένα το άλλο. Εάν αυτά τα δύο φορτία έχουν διαφορετικό πρόσημο, το F γίνεται αρνητική τιμή. έτσι, περιγράφοντας μια έλξη μεταξύ των δύο φορτίων.}

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του νόμου του Coulomb και του νόμου του Gauss;

• Ο νόμος του Coulomb περιγράφει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ δύο φορτίων ενώ ο νόμος του Gauss περιγράφει τη ροή σε μια κλειστή επιφάνεια από την ιδιότητα που περικλείεται μέσα στην επιφάνεια.

• Ο νόμος του Κουλόμπ ισχύει μόνο για ηλεκτρικά πεδία ενώ ο νόμος του Gauss ισχύει για ηλεκτρικά πεδία, μαγνητικά πεδία και βαρυτικά πεδία.