Gauss theorem at superposition na prinsipyo

Gauss theorem at superposition na prinsipyo
Gauss theorem at superposition na prinsipyo
Anonim

Ang theorem ni Gauss ay isa sa mga pangunahing batas ng electrodynamics, na istrukturang kasama sa sistema ng mga equation ng isa pang mahusay na siyentipiko - si Maxwell. Ipinapahayag nito ang kaugnayan sa pagitan ng mga daloy ng intensity ng parehong electrostatic at electrodynamic na mga patlang na dumadaan sa isang saradong ibabaw. Ang pangalan ni Karl Gauss ay hindi gaanong malakas sa mundong pang-agham kaysa, halimbawa, Archimedes, Newton o Lomonosov. Sa physics, astronomy at matematika, walang maraming mga lugar na hindi direktang naambag ng magaling na German scientist na ito sa pag-unlad.

Gauss theorem
Gauss theorem

Ang theorem ni Gauss ay may mahalagang papel sa pag-aaral at pag-unawa sa kalikasan ng electromagnetism. Sa pangkalahatan, ito ay naging isang uri ng paglalahat at, sa ilang lawak, isang interpretasyon ng kilalang batas ng Coulomb. Ito lang ang kaso, hindi gaanong bihira sa agham, kapag ang parehong mga phenomena ay maaaring ilarawan at mabalangkas sa iba't ibang paraan. Ngunit ang Gauss theorem ay hindi lamang nakuha na inilapatkahulugan at praktikal na aplikasyon, nakatulong itong tingnan ang mga kilalang batas ng kalikasan mula sa bahagyang naiibang pananaw.

Sa ilang mga paraan, nag-ambag siya sa isang malaking tagumpay sa agham, na naglalagay ng pundasyon para sa modernong kaalaman sa larangan ng electromagnetism. Kaya ano ang Gauss theorem at ano ang praktikal na aplikasyon nito? Kung kukuha tayo ng isang pares ng mga static na singil sa punto, kung gayon ang particle na dinala sa kanila ay maaakit o maitaboy ng puwersa na katumbas ng algebraic na kabuuan ng mga halaga ng lahat ng elemento ng system. Sa kasong ito, ang intensity ng pangkalahatang pinagsama-samang field na nabuo bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan ay ang kabuuan ng mga indibidwal na bahagi nito. Ang kaugnayang ito ay naging malawak na kilala bilang ang prinsipyo ng superposisyon, na nagbibigay-daan sa isa na tumpak na ilarawan ang anumang sistemang nilikha ng mga multi-vector na singil, anuman ang kabuuang bilang ng mga ito.

Gauss theorem para sa magnetic field
Gauss theorem para sa magnetic field

Gayunpaman, kapag mayroong maraming tulad na mga particle, ang mga siyentipiko sa una ay nakatagpo ng ilang mga paghihirap sa mga kalkulasyon, na hindi malulutas sa pamamagitan ng paglalapat ng batas ng Coulomb. Ang Gauss theorem para sa magnetic field ay nakatulong upang madaig ang mga ito, na, gayunpaman, ay may bisa para sa anumang puwersa ng mga sistema ng mga singil na may bumababang intensity na proporsyonal sa r −2. Ang kakanyahan nito ay nagmumula sa katotohanan na ang isang arbitrary na bilang ng mga singil na napapalibutan ng isang saradong ibabaw ay magkakaroon ng kabuuang intensity flux na katumbas ng kabuuang halaga ng potensyal na kuryente ng bawat punto ng ibinigay na eroplano. Kasabay nito, ang mga prinsipyo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento ay hindi isinasaalang-alang, na lubos na nagpapadalimga kalkulasyon. Kaya, ginagawang posible ng theorem na ito na kalkulahin ang field kahit na may walang katapusang bilang ng mga electric charge carrier.

Gauss' theorem para sa dielectrics
Gauss' theorem para sa dielectrics

Totoo, sa katotohanan ito ay magagawa lamang sa ilang mga kaso ng kanilang simetriko na pagkakaayos, kapag mayroong isang maginhawang ibabaw kung saan ang lakas at intensity ng daloy ay madaling makalkula. Halimbawa, ang isang test charge na inilagay sa loob ng conducting body na may spherical na hugis ay hindi makakaranas ng kaunting epekto ng puwersa, dahil ang field strength index doon ay katumbas ng zero. Ang kakayahan ng mga konduktor na itulak ang iba't ibang mga electrical field ay dahil lamang sa pagkakaroon ng mga carrier ng singil sa kanila. Sa mga metal, ang function na ito ay ginagampanan ng mga electron. Ang ganitong mga tampok ay malawakang ginagamit ngayon sa teknolohiya upang lumikha ng iba't ibang spatial na rehiyon kung saan ang mga electric field ay hindi kumikilos. Ang mga phenomena na ito ay perpektong ipinaliwanag ng Gauss theorem para sa dielectrics, na ang impluwensya sa mga sistema ng elementarya na particle ay nababawasan sa polarization ng kanilang mga singil.

Upang lumikha ng mga ganitong epekto, sapat na upang palibutan ang isang partikular na lugar ng pag-igting na may metal na panangga na mata. Ganito pinoprotektahan ang mga sensitibong high-precision na device at mga tao mula sa pagkakalantad sa mga electric field.

Inirerekumendang: