Elektros srautas
Įsivaizduokite per paviršių einantį elektrinį lauką E. Apsvarstykite begalinį plotą (dA) tame paviršiuje, per kurį E išlieka pastovus. Taip pat tarkime, kad kampas tarp E ir dA yra i. Elektros srautas apibrėžiamas kaip EdAcos(i). E ir dA yra vektoriai. Srautas yra E ir dA taškinė sandauga. Naudojant pilną vektorinę notaciją, elektros srautas d Φ E {\displaystyle d\Phi _{E}\,} 
per mažą plotą d A {\displaystyle d\mathbf {A} }
yra lygus
d Φ E = E ⋅ d A {\displaystyle d\Phi _{E}=\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
Todėl elektros srautas per paviršių S yra išreikštas paviršiaus integralu:
Φ E = ∫ S E ⋅ d A {\displaystyle \Phi _{E}=\int _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} } 
kur E yra elektrinis laukas, o dA yra paviršiaus S {\displaystyle S}
diferencinis plotas, kurio kryptį apibrėžia į išorę nukreipta paviršiaus normalė.
Uždarame Gauso paviršiuje elektrinis srautas yra lygus:
Φ E = ∮ S E ⋅ d A = Q S ϵ 0 {\displaystyle \Phi _{E}=\oint _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} ={\frac {Q_{S}}{\epsilon _{0}}}} 
čia QS yra grynasis paviršiaus krūvis (įskaitant laisvąjį ir surištąjį krūvį), o ε0 yra elektrinė konstanta. Šis sąryšis žinomas kaip integralinis Gauso elektrinio lauko dėsnis ir yra viena iš keturių Maksvelo lygčių.
Elektros srautui neturi įtakos krūviai, kurie nėra uždarame paviršiuje. Tačiau Gauso dėsnio lygtyje nurodytą grynąjį elektrinį lauką E gali veikti už uždarojo paviršiaus ribų esantys krūviai. Gauso dėsnis teisingas visais atvejais, tačiau žmonės gali juo naudotis tik skaičiuodami, kai elektriniame lauke yra didelis simetrijos laipsnis. Pavyzdžiai - sferinė ir cilindrinė simetrija. Kitais atvejais skaičiavimus atlikti ranka yra per sunku, todėl juos reikia atlikti kompiuteriu.
Elektrinio srauto SI vienetai yra voltametrai (V m) arba niutonmetrai kvadratui vienam kulonui (N m2 C-1). Taigi, baziniai elektrinio srauto SI vienetai yra kg-m3-s-3-A-1.
Susiję puslapiai
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra elektros srautas?
A: Elektrinis srautas yra elektrinio lauko E ir diferencinio paviršiaus ploto dA taškinė sandauga.
K: Kaip apskaičiuojamas elektrinis srautas?
A: Elektros srautą galima apskaičiuoti pagal lygtį EdAcos(i), kur E yra elektrinis laukas, o dA yra be galo mažas paviršiaus plotas, kuriame E išlieka pastovus. Kampas tarp E ir dA yra i.
K: Ką teigia Gauso dėsnis elektriniam laukui?
A: Gauso dėsnis elektriniams laukams teigia, kad uždarame Gauso paviršiuje elektros srautas per jį bus lygus grynajam krūviui, kurį jis gaubia, padalytam iš elektrinės konstantos (ε0). Šis santykis galioja visais atvejais, tačiau juo galima remtis tik tada, kai elektriniame lauke yra didelis simetrijos laipsnis.
K: Kokie yra simetriškų situacijų pavyzdžiai, kai Gauso dėsnis gali būti naudojamas skaičiavimams?
A: Pavyzdžiai yra sferinė ir cilindrinė simetrija.
K: Kokie yra elektros srauto SI vienetai?
A: Elektrinio srauto SI vienetai yra voltametrai (V m) arba niutonmetrai kvadratu vienam kulonui (N m2 C-1). SI baziniai elektrinio srauto vienetai yra kg-m3-s-3-A-1.
K: Ar elektros srautas priklauso nuo krūvių už uždaro paviršiaus ribų?
Atsakymas: Ne, elektros srautui neturi įtakos krūviai, esantys už uždaro paviršiaus ribų, tačiau jie gali daryti įtaką grynajam elektriniam laukui jo viduje.
