電気フラックスについて
平面領域を通る電気フラックスは、電場とその領域の垂直成分との積として定義されます。領域が平面でない場合、フラックスの評価は通常、角度が絶えず変化するため、面積積分を必要とします。電気フラックスは、電場の強さ、E、表面積、および場と表面の相対的な向きに依存します。
一様電場Eが面積Aを通過する場合、電気フラックスΦは次のように定義されます:
Φ = E × A
電気フラックスについての詳細
ガウスの法則は、与えられた領域を通過する電場、つまり電気フラックスの概念を含んでいます。言葉で言うと、ガウスの法則は、任意の仮想閉曲面を通過する正味の電気フラックスが、その閉曲面内の正味の電荷に1/ε0倍等しいと述べています。
ΦE = Q/ε0
この電場は、電荷、放射する「フラックス線」のドットとして図示されます。これらはガウス線と呼ばれます。フィールドラインはフィールドの強度と方向を図示するものであり、物理的な意味はありません。これらの線の密度は電場の強さ、または電気フラックス密度と呼ばれるものに対応しています:単位面積あたりの「線」の数。
電気フラックスは、表面を通過する電場の線の総数に比例します。
電気フラックスの一般化
一様電場Eが平面Aを通過する場合、電気フラックスΦは次のように定義されます:
Φ = E × A × cosφ
(一様E、平面の場合の電気フラックス)
電場が一様でなく、面積上の点から点へと変化する場合、または曲面の一部である場合はどうでしょうか?非一様電場では、小さな表面積dAを通過する電気フラックスdΦEは次のように与えられます:
dΦE = E × dA
電気フラックスを各要素を通じて計算し、結果を積分して全フラックスを得ます。電気フラックスΦEは、電場の面積積分として定義されます。
よくある質問
ガウスの法則の主な応用は何ですか?
ガウスの法則は、電荷分布が非常に対称的である場合の電場を決定するのに有用です。積分からEを取り除くために、常に電荷分布の対称性を利用して表面を選択します。
ガウスの法則に類似した法則は何ですか?
磁気に関するアンペールの法則と同様に、ガウスの法則は古典電磁気学におけるマクスウェル方程式の4つのうちの第一法則であり、基本的です。
電荷の単位は何ですか?
クーロン(記号: C)は、電荷の国際単位系(SI)単位です。クーロンは、1秒間に1アンペアの電流によって運ばれる電気量として定義されています:
1 C = 1 A × 1 s