Gauss teoremasi va superpozitsiya printsipi

Gauss teoremasi va superpozitsiya printsipi
Gauss teoremasi va superpozitsiya printsipi
Anonim

Gauss teoremasi elektrodinamikaning asosiy qonunlaridan biri boʻlib, yana bir buyuk olim - Maksvellning tenglamalar tizimiga tizimli ravishda kiritilgan. U yopiq sirtdan o'tadigan elektrostatik va elektrodinamik maydonlarning intensivlik oqimlari o'rtasidagi munosabatni ifodalaydi. Karl Gaussning nomi ilmiy dunyoda, masalan, Arximed, Nyuton yoki Lomonosovdan kam emas. Fizika, astronomiya va matematikada bu ajoyib nemis olimining rivojlanishiga bevosita hissa qo'shmagan sohalar ko'p emas.

Gauss teoremasi
Gauss teoremasi

Gauss teoremasi elektromagnetizm tabiatini oʻrganish va tushunishda asosiy rol oʻynadi. Umuman olganda, u o'ziga xos umumlashtirish va ma'lum darajada taniqli Kulon qonunining talqiniga aylandi. Bu fanda juda kam uchraydigan holat, bir xil hodisalarni turli yo'llar bilan tasvirlash va shakllantirish mumkin. Ammo Gauss teoremasi nafaqat qo'llaniladima'nosi va amaliy qo'llanilishi tabiatning ma'lum qonunlariga biroz boshqacha nuqtai nazardan qarashga yordam berdi.

U qaysidir ma'noda ilm-fandagi ulkan yutuqga hissa qo'shib, elektromagnetizm sohasidagi zamonaviy bilimlarga asos soldi. Xo'sh, Gauss teoremasi nima va uning amaliy qo'llanilishi nima? Agar biz bir juft statik nuqta zaryadini olsak, ularga olib kelingan zarracha tizimning barcha elementlari qiymatlarining algebraik yig'indisiga teng bo'lgan kuch bilan tortiladi yoki qaytariladi. Bunday holda, bunday o'zaro ta'sir natijasida hosil bo'lgan umumiy agregat maydonning intensivligi uning alohida tarkibiy qismlarining yig'indisi bo'ladi. Bu munosabat ko'p vektorli zaryadlar tomonidan yaratilgan har qanday tizimni, ularning umumiy sonidan qat'i nazar, to'g'ri tasvirlash imkonini beruvchi superpozitsiya printsipi sifatida keng tarqalgan.

Magnit maydon uchun Gauss teoremasi
Magnit maydon uchun Gauss teoremasi

Ammo bunday zarralar koʻp boʻlganda, olimlar dastlab hisob-kitoblarda maʼlum qiyinchiliklarga duch kelishdi, ularni Kulon qonunini qoʻllash orqali hal qilib boʻlmaydi. Magnit maydon uchun Gauss teoremasi ularni engib o'tishga yordam berdi, ammo bu r −2 ga mutanosib ravishda kamayib borayotgan intensivlikka ega bo'lgan har qanday kuch tizimlari uchun amal qiladi. Uning mohiyati shundan iboratki, yopiq sirt bilan o'ralgan zaryadlarning ixtiyoriy soni berilgan tekislikning har bir nuqtasining elektr potentsialining umumiy qiymatiga teng bo'lgan umumiy intensivlik oqimiga ega bo'ladi. Shu bilan birga, elementlarning o'zaro ta'siri tamoyillari e'tiborga olinmaydi, bu esa sezilarli darajada soddalashtiradi.hisob-kitoblar. Shunday qilib, bu teorema cheksiz miqdordagi elektr zaryad tashuvchilar bilan ham maydonni hisoblash imkonini beradi.

Dielektriklar uchun Gauss teoremasi
Dielektriklar uchun Gauss teoremasi

To'g'ri, aslida bu oqimning kuchi va intensivligini osongina hisoblash mumkin bo'lgan qulay sirt mavjud bo'lganda, ularning nosimmetrik joylashuvining ayrim holatlarida amalga oshirilishi mumkin. Masalan, sferik shakldagi o'tkazuvchi jismga joylashtirilgan sinov zaryadi eng kichik kuch ta'sirini boshdan kechirmaydi, chunki u erda maydon kuchi indeksi nolga teng. Supero'tkazuvchilarning turli elektr maydonlarini tashqariga chiqarish qobiliyati faqat ulardagi zaryad tashuvchilarning mavjudligi bilan bog'liq. Metalllarda bu vazifani elektronlar bajaradi. Bunday xususiyatlar bugungi kunda texnologiyada elektr maydonlari harakat qilmaydigan turli fazoviy hududlarni yaratish uchun keng qo'llaniladi. Bu hodisalar dielektriklar uchun Gauss teoremasi bilan mukammal tushuntirilgan, ularning elementar zarrachalar sistemasiga ta'siri ularning zaryadlarining qutblanishigacha kamayadi.

Bunday effektlarni yaratish uchun ma'lum bir kuchlanish maydonini metall ekranli to'r bilan o'rab olish kifoya. Yuqori aniqlikdagi nozik qurilmalar va odamlar elektr maydon taʼsiridan shunday himoyalangan.

Tavsiya: