Νόμος του Γκάους: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Νέα σελίδα: Στη φυσική και στη μαθηματική ανάλυση, ο '''Νόμος του Γκάους''' είναι η εφαρμογή του γενικευμέν... |
|||
Γραμμή 1:
Στη [[φυσική]] και στη [[μαθηματική ανάλυση]], ο '''Νόμος του Γκάους''' είναι η εφαρμογή του γενικευμένου [[θεώρημα της απόκλισης|θεωρήματος της απόκλισης]] στην [[ηλεκτροστατική]], δίνοντας την σχέση ισοδυναμίας μεταξύ μιας οποιαδήποτε [[ροή|ροής]], όπως ενός [[υγρό|υγρού]], της ηλεκτρικής ή της βαρυτικής, που ρέει έξω από μια οποιαδήποτε κλειστή επιφάνεια και το αποτέλεσμα των εσωτερικών πηγών, όπως το [[ηλεκτρικό φορτίο]] ή η μάζα, που περιέχονται στον όγκο που περικλύει η επιφάνεια. Ο νόμος αναπτύχθηκε από τον [[Καρλ Φρίντριχ Γκάους]].
==Ολοκληρωτική μορφή==
Στην ολοκληρωτική του μορφή, ο νόμος λέει:
: <math>\Phi = \oint_S \mathbf{E} \cdot \mathrm{d}\mathbf{A}
= {1 \over \
Για πληροφορίες και τη στρατηγική της εφαρμογής του νόμου του Γκάους, δείτε τις [[Γκαουσιανή επιφάνεια|Γκαουσιανές επιφάνειες]].
==Διαφορική μορφή==
Σε διαφορική μορφή, η εξίσωση γίνεται:
:<math>\nabla \cdot \mathbf{D} = \rho</math> ▼
όπου <math>\mathbf{\nabla}</math> είναι το [[ανάδελτα]], <math>D</math> είναι το [[electric displacement field]] (σε μονάδες C/m²), και <math>\rho_{\mathrm{free}}</math> είναι η ''ελεύθερη'' πυκνότητα ηλεκτρικών φορτίων (σε μονάδες C/m³), που δε συμπεριλαμβάνει τα δέσμια [[δίπολο|διπολικά]] φορτία σε ένα υλικό.
Για γραμμικά υλικά, η εξίσωση γίνεται:
:<math>\mathbf{\nabla} \cdot \
==Νόμος του Κουλόμπ==
In the special case of a spherical surface with a central charge, the [[electric field]] is perpendicular to the surface, with the same magnitude at all points of it, giving the simpler expression:
:<math>E=\frac{Q}{4\pi\
where ''E'' is the [[electric field]] strength at radius ''r'', ''Q'' is the enclosed charge, and ε<sub>0</sub> is the permitivity of free space. Thus the familiar [[inverse-square law]] dependence of the electric field in [[Coulomb's law]] follows from Gauss's law.
Γραμμή 39 ⟶ 37 :
It was formulated by [[Carl Friedrich Gauss]] in [[1835]], but was not published until [[1867]]. Because of the mathematical similarity, Gauss's law has application for other physical quantities governed by an [[inverse-square law]] such as [[gravitation]] or the [[intensity]] of [[radiation]]. See also [[divergence theorem]].
==Εφαρμογή στο Μαγνητισμό==
In the static case of a bar magnet or other situation where the generator of a magnetic field is at rest with respect to the observer, the integral form of Gauss's Law can be proven using a heuristic argument regarding the net flux proportionality to the number of field lines that enter and leave a Gaussian surface.
With such an argument it can be shown that in all static cases, the net magnetic flux is zero. As many field lines enter any Gaussian surface as leave a Gaussian surface, and so there is no "source" of the magnetic field to enclose.
: <math>\
The differential form of this is one of Maxwell's Equations, which is a consequence of the fact that magnetic monopoles do not exist.
==Εφαρμογή στη Βαρύτητα==
: <math>\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \frac{q}{r^2}\hat{r}</math>,▼
The gravitational form of Gauss's Law is largely a theoretical curiosity, but can be used by analogy to the electrostatic form of Gauss's Law to prove that the gravitational force of any body on any other body can be treated as though both masses were concentrated at their centers.
: <math>\
= 4 \pi G \int_V \rho_m\ \mathrm{d}V = 4 \pi GM</math>
In applying the
Since the field lines of the Earth extend out equally in all directions and fall off as <math> \frac{1}{r^{2}} </math> (which can be proven independently from Newtonian mechanics and the force law so derived), the gravitational field must be constant at a given radius.
: <math>
: <math> \mathbf{g} \oint_S \cdot \mathrm{d}\mathbf{A} = 4 \pi GM </math>
Trivially, multiplying through by m yields the familiar force equation. If the only assumption being made is that gravitational field lines look like electrostatic ones then no prior knowledge of Newton's work is needed. While no reference can be formally found for this, it is often remarked casually in introductory physics classes that Isaac Newton took several pages of calculus to prove that mass distributions act as though their mass were concentrated at a point in their center as far as their interactions with other bodies are concerned, and that had he had Gauss's Law, much of the cumbersome work he undertook would have been shortened dramatically.
==Δείτε επίσης==
▲: <math>d\mathbf{A} = r^{2} d\Omega \hat{r}</math>.
* [[Εξισώσεις Μάξγουελ]]
* [[Γκαουσιανή επιφάνεια]]
* [[Καρλ Φρίντριχ Γκάους]]
* [[Θεώρημα της απόκλισης]]
* [[Μέθοδος των ειδώλων]]
==Εξωτερικοί σύνδεσμοι==
* [http://ocw.mit.edu/OcwWeb/Physics/8-02Electricity-and-MagnetismSpring2002/VideoLectures/index.htm MIT Video Lecture Series (30 x 50 minute lectures)- Electricity and Magnetism] Taught by Professor [[Walter Lewin]].
*[http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch10/ch10.html#Section10.6 section on Gauss's law in an online textbook]
▲: <math>\Phi_{G} = \oint_S G(r) \hat{r} \cdot \hat{r} r^{2} d\Omega</math>,
▲* [[Flux]]
*[http://35.9.69.219/home/modules/pdf_modules/m132.pdf <small>MISN-0-132</small> ''Gauss's Law for Spherical Symmetry''] ([[Portable Document Format|PDF file]]) by Peter Signell for [http://www.physnet.org Project PHYSNET].
*[http://35.9.69.219/home/modules/pdf_modules/m133.pdf <small>MISN-0-133</small> ''Gauss's Law Applied to Cylindrical and Planar Charge Distributions] (PDF file) by Peter Signell for Project PHYSNET.
[[Κατηγορία:Ηλεκτροστατική]]
[[ar:قانون غاوس]]
[[bg:Теорема на Гаус]]
[[ca:Llei de Gauss]]
[[cs:Gaussův zákon elektrostatiky]]
[[de:Gaußsches Gesetz]]
[[en:Gauss's law]]
[[es:Ley de Gauss]]
[[eu:Gaussen legea]]
[[fr:Théorème de Gauss (électromagnétisme)]]
[[gl:Lei de Gauss]]
Γραμμή 101 ⟶ 92 :
[[it:Teorema di Gauss]]
[[he:חוק גאוס]]
[[lv:Gausa teorēma]]
[[nl:Wet van Gauss]]
[[ja:ガウスの法則]]
[[pl:Prawo Gaussa (elektryczność)]]
[[pt:Lei de Gauss]]
[[ru:Теорема Гаусса]]
[[sk:Gaussov zákon elektrostatiky]]
[[sr:Гаусов закон]]
[[fi:Gaussin laki sähkökentille]]
[[vi:Định luật Gauss]]
[[tr:Gauss yasası]]
[[zh:高斯定律]]
|