Teorema e Gausit dhe parimi i mbivendosjes

Teorema e Gausit dhe parimi i mbivendosjes
Teorema e Gausit dhe parimi i mbivendosjes
Anonim

Teorema e Gausit është një nga ligjet themelore të elektrodinamikës, i përfshirë strukturisht në sistemin e ekuacioneve të një tjetër shkencëtari të madh - Maksuellit. Ai shpreh marrëdhënien midis flukseve të intensitetit të fushave elektrostatike dhe elektrodinamike që kalojnë nëpër një sipërfaqe të mbyllur. Emri i Karl Gauss tingëllon jo më pak i zhurmshëm në botën shkencore sesa, për shembull, Arkimedi, Njutoni ose Lomonosov. Në fizikë, astronomi dhe matematikë, nuk ka shumë fusha që ky shkencëtar i shkëlqyer gjerman nuk ka kontribuar drejtpërdrejt në zhvillimin e tyre.

Teorema e Gausit
Teorema e Gausit

Teorema e Gausit ka luajtur një rol kyç në studimin dhe kuptimin e natyrës së elektromagnetizmit. Në përgjithësi, ai është bërë një lloj përgjithësimi dhe, deri diku, një interpretim i ligjit të njohur të Kulombit. Ky është vetëm rasti, jo aq i rrallë në shkencë, kur të njëjtat dukuri mund të përshkruhen dhe formulohen në mënyra të ndryshme. Por teorema e Gausit jo vetëm e fituar zbatohetkuptimi dhe zbatimi praktik, ndihmoi që të shikohen ligjet e njohura të natyrës nga një këndvështrim pak më ndryshe.

Në disa mënyra, ajo kontribuoi në një përparim të madh në shkencë, duke hedhur themelet për njohuritë moderne në fushën e elektromagnetizmit. Pra, çfarë është teorema e Gausit dhe cili është zbatimi i saj praktik? Nëse marrim një palë ngarkesa pikash statike, atëherë grimca e sjellë tek ata do të tërhiqet ose zmbrapset me një forcë që është e barabartë me shumën algjebrike të vlerave të të gjithë elementëve të sistemit. Në këtë rast, intensiteti i fushës së përgjithshme agregate të formuar si rezultat i një ndërveprimi të tillë do të jetë shuma e përbërësve të saj individualë. Kjo lidhje është bërë e njohur gjerësisht si parimi i mbivendosjes, i cili lejon njeriun të përshkruajë me saktësi çdo sistem të krijuar nga ngarkesat shumë vektoriale, pavarësisht nga numri i tyre total.

Teorema e Gausit për fushën magnetike
Teorema e Gausit për fushën magnetike

Megjithatë, kur ka shumë grimca të tilla, shkencëtarët në fillim hasën disa vështirësi në llogaritjet, të cilat nuk mund të zgjidheshin duke zbatuar ligjin e Kulombit. Teorema e Gausit për fushën magnetike ndihmoi për t'i kapërcyer ato, e cila, megjithatë, është e vlefshme për çdo sistem force ngarkesash që kanë një intensitet në rënie proporcional me r −2. Thelbi i tij qëndron në faktin se një numër arbitrar ngarkesash i rrethuar nga një sipërfaqe e mbyllur do të ketë një fluks të intensitetit total të barabartë me vlerën totale të potencialit elektrik të secilës pikë të planit të caktuar. Në të njëjtën kohë, parimet e ndërveprimit midis elementeve nuk merren parasysh, gjë që thjeshton shumëllogaritjet. Kështu, kjo teoremë bën të mundur llogaritjen e fushës edhe me një numër të pafund të bartësve të ngarkesës elektrike.

Teorema e Gausit për dielektrikët
Teorema e Gausit për dielektrikët

E vërtetë, në realitet kjo është e realizueshme vetëm në disa raste të rregullimit të tyre simetrik, kur ekziston një sipërfaqe e përshtatshme përmes së cilës mund të llogaritet lehtësisht forca dhe intensiteti i rrjedhës. Për shembull, një ngarkesë provë e vendosur brenda një trupi përcjellës të një forme sferike nuk do të përjetojë efektin më të vogël të forcës, pasi indeksi i forcës së fushës atje është i barabartë me zero. Aftësia e përcjellësve për të shtyrë fusha të ndryshme elektrike është vetëm për shkak të pranisë së transportuesve të ngarkesës në to. Në metale, ky funksion kryhet nga elektronet. Veçori të tilla përdoren gjerësisht sot në teknologji për të krijuar rajone të ndryshme hapësinore në të cilat fushat elektrike nuk veprojnë. Këto dukuri shpjegohen në mënyrë të përkryer nga teorema e Gausit për dielektrikët, ndikimi i të cilave në sistemet e grimcave elementare reduktohet në polarizimin e ngarkesave të tyre.

Për të krijuar efekte të tilla, mjafton të rrethoni një zonë të caktuar tensioni me një rrjetë metalike mbrojtëse. Kështu mbrohen pajisjet e ndjeshme me precizion të lartë dhe njerëzit nga ekspozimi ndaj fushave elektrike.

Recommended: