Flusso Elettrico
Il flusso elettrico attraverso un’area piana è definito come il prodotto tra il campo elettrico e la componente dell’area perpendicolare al campo. Se l’area non è piana, la valutazione del flusso richiede generalmente un’integrale di area, poiché l’angolo cambia continuamente. Il flusso elettrico dipende dalla forza del campo elettrico, E, dall’area della superficie e dall’orientamento relativo del campo e della superficie.
Per un campo elettrico uniforme E che passa attraverso un’area A, il flusso elettrico Φ è definito come:
Φ = E x A
Sul Flusso Elettrico
La legge di Gauss coinvolge il concetto di flusso elettrico, che si riferisce al campo elettrico che passa attraverso un’area data. In parole povere: la legge di Gauss afferma che il flusso elettrico netto attraverso qualsiasi superficie chiusa ipotetica è uguale a 1/ε0 volte la carica elettrica netta all’interno di quella superficie chiusa.
ΦE = Q/ε0
In forma grafica, questo campo elettrico è rappresentato da un punto, la carica, che irradia “linee di flusso”. Queste sono chiamate linee di Gauss. Si noti che le linee di campo sono una rappresentazione grafica della forza e della direzione del campo e non hanno significato fisico. La densità di queste linee corrisponde alla forza del campo elettrico, che potrebbe anche essere chiamata densità di flusso elettrico: il numero di “linee” per unità di area.
Il flusso elettrico è proporzionale al numero totale di linee di campo elettrico che passano attraverso una superficie.
Flusso Elettrico e Campo Elettrico Non Uniforme
Cosa succede se il campo elettrico non è uniforme ma varia da punto a punto sull’area? O se fa parte di una superficie curva? Per un campo elettrico non uniforme, il flusso elettrico dΦE attraverso una piccola area di superficie dA è dato da:
dΦE = E x dA
Calcoliamo il flusso elettrico attraverso ciascun elemento e integriamo i risultati per ottenere il flusso totale. Il flusso elettrico ΦE è quindi definito come un integrale di superficie del campo elettrico.
Domande Frequenti
Qual è la principale applicazione della legge di Gauss?
La legge di Gauss è utile per determinare i campi elettrici quando la distribuzione di carica è altamente simmetrica. Nella scelta della superficie, approfitta sempre della simmetria della distribuzione di carica in modo che E possa essere rimosso dall’integrale.
Quale legge è analoga alla legge di Gauss?
Come la legge di Ampère, che è analoga al magnetismo, la legge di Gauss è una delle quattro equazioni di Maxwell (la prima) e quindi fondamentale per l’elettrodinamica classica.
Qual è l’unità di carica elettrica?
Il coulomb (simbolo: C) è l’unità del Sistema Internazionale di Unità (SI) di carica elettrica. Il coulomb è stato definito come la quantità di elettricità trasportata in un secondo da una corrente di un ampere: 1 C = 1 A × 1 s.
