Prawo Gaussa kontra prawo Coulomba
Prawo Gaussa i prawo Coulomba to dwa bardzo ważne prawa stosowane w teorii pola elektromagnetycznego. Są to dwa z najbardziej fundamentalnych praw, które prowadzą do rozwoju pola elektromagnetycznego. Prawa te, wraz z prawem Ampere'a, prowadzą do równań Maxwella. Równania Maxwella to zestaw czterech równań, które mogą opisywać dowolne zjawisko w teorii elektromagnetycznej. Aby w pełni zrozumieć teorie elektromagnetyzmu, wymagane jest dokładne zrozumienie tych dwóch praw. W tym artykule omówimy, czym jest prawo Gaussa i prawo Coulomba, ich zastosowania, definicje, podobieństwa między nimi i wreszcie różnice między prawem Gaussa i prawem Coulomba.
Prawo Gaussa
Prawo Gaussa to bardzo ważne prawo opisujące właściwości pól elektrycznych, magnetycznych i grawitacyjnych. Prawo Gaussa dla pól elektrycznych mówi, że strumień elektryczny przez dowolną zamkniętą powierzchnię jest proporcjonalny do ładunku elektrycznego zawartego przez powierzchnię. Można go wyrazić jako ∅=Q/ε0 gdzie φ jest całkowitym strumieniem elektrycznym na powierzchni, Q jest ładunkiem zamkniętym przez powierzchnię, a ε0jest stałą dielektryczną. Aby zrozumieć to pojęcie, należy najpierw zrozumieć pojęcie strumienia elektrycznego. Strumień elektryczny nad powierzchnią jest miarą liczby linii pola elektrycznego przechodzących przez powierzchnię. Jest to wprost proporcjonalne do liczby linii pola elektrycznego na powierzchni. Prawo Gaussa dla pól magnetycznych jest bardzo ważnym prawem. Prawo Gaussa dla pól magnetycznych mówi, że całkowity strumień magnetyczny na dowolnej zamkniętej powierzchni wynosi zero. Dzieje się tak, ponieważ monopole magnetyczne nie istnieją. Bieguny magnetyczne istnieją tylko jako dipole. Na dowolnej zamkniętej powierzchni biegunowość magnetyczna netto wynosi zero. Dlatego strumień magnetyczny na dowolnej zamkniętej powierzchni wynosi zero.
Prawo Coulomba
Prawo Coulomba to prawo opisujące interakcje między elektrycznie naładowanymi cząstkami. Stwierdza to, że siła między dwiema elektrycznie naładowanymi cząstkami jest proporcjonalna do ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między dwiema cząstkami. Można to wyrazić za pomocą równania F=Q1Q2/4πr2ε 0 gdzie Q1 i Q2 są ładunkami cząstek, r jest odległością między dwoma ładunkami, a ε0jest stałą dielektryczną wolnej przestrzeni. Jeżeli równanie to jest zdefiniowane dla ośrodka innego niż wolna przestrzeń, ε0 należy zastąpić ε, gdzie ε jest stałą dielektryczną ośrodka. Gdyby te ładunki miały ten sam znak, F byłoby wartością dodatnią. Oznacza to, że oba ładunki odpychają się nawzajem. Jeśli te dwa ładunki mają różne znaki, F staje się wartością ujemną; w ten sposób opisując przyciąganie między dwoma ładunkami.
Jaka jest różnica między prawem Coulomba a prawem Gaussa?
• Prawo Coulomba opisuje interakcje między dwoma ładunkami, podczas gdy prawo Gaussa opisuje strumień na zamkniętej powierzchni z właściwości zamkniętej wewnątrz powierzchni.
• Prawo Coulomba ma zastosowanie tylko do pól elektrycznych, podczas gdy prawo Gaussa ma zastosowanie do pól elektrycznych, magnetycznych i grawitacyjnych.
