Fluxo eletrico - Electric flux

No eletromagnetismo , o fluxo elétrico é a medida do campo elétrico através de uma determinada superfície, embora um campo elétrico em si não possa fluir. É uma forma de descrever a intensidade do campo elétrico a qualquer distância da carga que causa o campo.

O campo elétrico E pode exercer uma força sobre uma carga elétrica em qualquer ponto do espaço. O campo elétrico é o gradiente do potencial.

Visão geral

Uma carga elétrica, como um único elétron no espaço, tem um campo elétrico ao seu redor. Na forma pictórica, esse campo elétrico é mostrado como um ponto, a carga, irradiando "linhas de fluxo". Estas são chamadas de linhas de Gauss. Observe que as linhas de campo são uma ilustração gráfica da intensidade e direção do campo e não têm significado físico. A densidade dessas linhas corresponde à intensidade do campo elétrico, que também poderia ser chamada de densidade do fluxo elétrico: o número de "linhas" por unidade de área. O fluxo elétrico é proporcional ao número total de linhas de campo elétrico que passam por uma superfície. Para simplificar os cálculos, muitas vezes é conveniente considerar uma superfície perpendicular às linhas de fluxo. Se o campo elétrico for uniforme, o fluxo elétrico que passa por uma superfície da área vetorial S é

onde E é o campo eléctrico (com unidades de V / m ), E é a sua magnitude, S é a área da superfície, e θ é o ângulo entre as linhas de campo eléctrico e o normal (perpendicular) ao S .

Para um campo elétrico não uniforme, o fluxo elétrico E através de uma pequena área superficial d S é dado por

(o campo elétrico, E , multiplicado pelo componente da área perpendicular ao campo). O fluxo elétrico sobre uma superfície S é, portanto, dado pela integral de superfície :

onde E é o campo elétrico ed S é uma área diferencial na superfície fechada S com uma normal de superfície voltada para fora definindo sua direção.

Para uma superfície Gaussiana fechada , o fluxo elétrico é dado por:

\ oiint

Onde

E é o campo elétrico ,
S é qualquer superfície fechada ,
Q é a carga elétrica totaldentro da superfície S ,
ε 0 é a constante elétrica (uma constante universal, também chamada de " permissividade do espaço livre") ( ε 0 8.854 187 817 ... x 10 −12 farads por metro (F · m −1 ))

Essa relação é conhecida como lei de Gauss para o campo elétrico em sua forma integral e é uma das equações de Maxwell .

Enquanto o fluxo elétrico não é afetado por cargas que não estão dentro da superfície fechada, o campo elétrico líquido, E , na equação da Lei de Gauss, pode ser afetado por cargas que estão fora da superfície fechada. Embora a Lei de Gauss seja válida para todas as situações, é mais útil para cálculos "manuais" quando existem altos graus de simetria no campo elétrico. Os exemplos incluem simetria esférica e cilíndrica.

O fluxo elétrico tem unidades SI de voltímetros ( V m ), ou, equivalentemente, newton metros ao quadrado por coulomb ( N m 2 C -1 ). Assim, as unidades básicas do SI de fluxo elétrico são kg · m 3 · s −3 · A −1 . Sua fórmula dimensional é [L 3 MT −3 I −1 ] .

Veja também

Notas

  • Purcell, Edward, Morin, David; Eletricidade e magnetismo, 3ª edição; Cambridge University Press, Nova York. 2013 ISBN  9781107014022 .
  • Browne, Michael, PhD; Física para Engenharia e Ciência, 2ª Edição; McGraw Hill / Schaum, Nova York; 2010. ISBN  0071613994

Referências

  1. ^ Purcell, p22-26
  2. ^ Purcell, páginas 5-6.

links externos