Elektrik akısı
Bir yüzeyden geçen bir E elektrik alanı hayal edin. Bu yüzey üzerinde E'nin sabit kaldığı sonsuz küçük bir alan (dA) düşünün. Ayrıca E ile dA arasındaki açının i olduğunu varsayalım. Elektrik akısı EdAcos(i) olarak tanımlanır. E ve dA vektörlerdir. Akı, E ve dA'nın nokta çarpımıdır. Tam vektör gösterimini kullanarak, elektrik akısı d Φ E {\displaystyle d\Phi _{E}\,}
küçük bir alan d A {\displaystyle d\mathbf {A} }
tarafından verilir
d Φ E = E ⋅ d A {\displaystyle d\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
Bir S yüzeyi üzerindeki elektrik akısı bu nedenle yüzey integrali ile verilir:
Φ E = ∫ S E ⋅ d A {\displaystyle \Phi _{E}=\int _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
Burada E elektrik alanıdır ve dA S {\displaystyle S}
yüzeyinde yönünü tanımlayan dışa dönük bir yüzey normali ile diferansiyel bir alandır.
Kapalı bir Gauss yüzeyi için elektrik akısı şu şekilde verilir:
Φ E = ∮ S E ⋅ d A = Q S ϵ 0 {\displaystyle \Phi _{E}=\oint _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} ={\frac {Q_{S}}{\epsilon _{0}}}} 
Burada QS yüzey tarafından çevrelenen net yüktür (hem serbest hem de bağlı yük dahil) ve ε0 elektrik sabitidir. Bu bağıntı, integral formunda elektrik alanı için Gauss yasası olarak bilinir ve Maxwell'in dört denkleminden biridir.
Elektrik akısı, kapalı yüzey içinde olmayan yüklerden etkilenmez. Ancak Gauss Yasası denklemindeki net elektrik alanı E, kapalı yüzeyin dışında kalan yüklerden etkilenebilir. Gauss Yasası her durumda doğrudur, ancak insanlar bunu yalnızca elektrik alanında yüksek simetri dereceleri olduğunda hesaplamak için kullanabilir. Örnekler arasında küresel ve silindirik simetri sayılabilir. Aksi takdirde, hesaplamalar elle yapılamayacak kadar zordur ve bir bilgisayar kullanılarak yapılmalıdır.
Elektrik akısının SI birimi volt metre (V m) veya eşdeğer olarak coulomb başına newton metre karedir (N m2 C−1 ). Dolayısıyla, elektrik akısının SI temel birimleri kg-m3 -s−3 -A şeklindedir. −1
İlgili sayfalar
Sorular ve Yanıtlar
S: Elektrik akısı nedir?
C: Elektrik akısı, bir elektrik alanının (E) ve bir yüzey üzerindeki diferansiyel alanın (dA) nokta çarpımıdır.
S: Elektrik akısı nasıl hesaplanır?
C: Elektrik akısı EdAcos(i) denklemi kullanılarak hesaplanabilir; burada E elektrik alanı ve dA da E'nin sabit kaldığı yüzeydeki sonsuz küçük bir alandır. E ve dA arasındaki açı i'dir.
S: Elektrik alanları için Gauss Yasası ne ifade eder?
C: Elektrik alanları için Gauss Yasası, kapalı bir Gauss yüzeyi için, içinden geçen elektrik akısının, elektrik sabitine (ε0) bölünmesiyle çevrelenen net yüke eşit olacağını belirtir. Bu bağıntı her durumda geçerlidir, ancak yalnızca elektrik alanında yüksek simetri dereceleri mevcut olduğunda hesaplamak için kullanılabilir.
S: Gauss Yasasının hesaplamak için kullanılabileceği bazı simetrik durum örnekleri nelerdir?
C: Örnekler küresel ve silindirik simetriyi içerir.
S: Elektrik akısının SI birimleri nelerdir?
C: Elektrik akısının SI birimleri volt metre (V m) veya coulomb başına newton metre kare (N m2 C-1) şeklindedir. Elektrik akısının SI temel birimleri kg-m3-s-3-A-1'dir.
S: Elektrik akısı kapalı bir yüzeyin dışındaki yüklere bağlı mıdır?
C: Hayır, elektrik akısı kapalı bir yüzeyin dışında kalan yüklerden etkilenmez; ancak bunlar yüzeyin içindeki net elektrik alanını etkileyebilir.
