Gaussin laki vs. Coulombin laki
Gaussin laki ja Coulombin laki ovat kaksi erittäin tärkeää lakia, joita käytetään sähkömagneettisen kentän teoriassa. Nämä ovat kaksi peruslakia, jotka johtavat sähkömagneettisen kentän kehittymiseen. Nämä lait yhdessä Amperen lain kanssa johtavat Maxwellin yhtälöihin. Maxwellin yhtälöt ovat neljän yhtälön joukko, jotka voivat kuvata mitä tahansa sähkömagneettisen teorian ilmiötä. Näiden kahden lain perusteellinen ymmärtäminen vaaditaan, jotta sähkömagnetismin teoriat ymmärretään täysin. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä Gaussin laki ja Coulombin laki ovat, niiden sovelluksia, määritelmiä, yhtäläisyyksiä näiden kahden välillä ja lopuksi eroja Gaussin lain ja Coulombin lain välillä.
Gaussin laki
Gaussin laki on erittäin tärkeä laki, joka kuvaa sähkökenttien, magneettikenttien ja gravitaatiokenttien ominaisuuksia. Gaussin sähkökenttien laki sanoo, että minkä tahansa suljetun pinnan läpi kulkeva sähkövirta on verrannollinen pinnan ympäröimään sähkövaraukseen. Se voidaan ilmaista muodossa ∅=Q/ε0 missä φ on pinnan ylittävä kokonaissähkövirta, Q on pinnan ympäröimä varaus ja ε0on dielektrisyysvakio. Tämän käsitteen ymmärtämiseksi on ensin ymmärrettävä sähkövuon käsite. Pinnan yli kulkeva sähkövirta on pinnan läpi kulkevien sähkökenttäviivojen lukumäärän mitta. Tämä on suoraan verrannollinen pinnalla olevien sähkökenttäviivojen lukumäärään. Gaussin laki magneettikentille on erittäin tärkeä laki. Gaussin magneettikenttien laki sanoo, että kokonaismagneettivuo minkä tahansa suljetun pinnan yli on nolla. Tämä johtuu siitä, että magneettisia monopoleja ei ole olemassa. Magneettiset navat ovat olemassa vain dipoleina. Missä tahansa suljetussa pinnassa nettomagneettinen napaisuus on nolla. Siksi magneettivuo minkä tahansa suljetun pinnan yli on nolla.
Coulombin laki
Coulombin laki on laki, joka kuvaa sähköisesti varautuneiden hiukkasten välistä vuorovaikutusta. Tämä kertoo, että kahden sähköisesti varautuneen hiukkasen välinen voima on verrannollinen varauksiin ja kääntäen verrannollinen kahden hiukkasen välisen etäisyyden neliöön. Tämä voidaan ilmaista yhtälöllä F=Q1Q2/ 4πr2ε 0 missä Q1 ja Q2 ovat hiukkasten varaukset, r on kahden varauksen välinen etäisyys ja ε0on vapaan tilan dielektrisyysvakio. Jos tämä yhtälö on määritelty muulle väliaineelle kuin vapaalle tilan, ε0 tulee korvata arvolla ε, jossa ε on väliaineen dielektrisyysvakio. Jos nämä varaukset olisivat samanmerkkisiä, F olisi positiivinen arvo. Tämä tarkoittaa, että kaksi latausta hylkivät toisiaan. Jos nämä kaksi varausta ovat erimerkkisiä, F tulee negatiiviseksi arvoksi; kuvaamalla siis vetovoimaa kahden latauksen välillä.
Mitä eroa on Coulombin lailla ja Gaussin lailla?
• Coulombin laki kuvaa kahden varauksen välistä vuorovaikutusta, kun taas Gaussin laki kuvaa virtaa suljetun pinnan yli pinnan sisällä suljetusta ominaisuudesta.
• Coulombin lakia voidaan soveltaa vain sähkökenttiin, kun taas Gaussin lakia sovelletaan sähkökenttiin, magneettikenttiin ja gravitaatiokenttiin.
