Gauss-wet versus Coulomb-wet
De wet van Gauss en de wet van Coulomb zijn twee zeer belangrijke wetten die worden gebruikt in de theorie van elektromagnetische velden. Dit zijn twee van de meest fundamentele wetten die tot de ontwikkeling van het elektromagnetische veld leiden. Deze wetten, samen met de wet van Ampere, leiden tot de vergelijkingen van Maxwell. De vergelijkingen van Maxwell zijn een reeks van vier vergelijkingen die elk fenomeen in de elektromagnetische theorie kunnen beschrijven. Een grondig begrip van deze twee wetten is vereist om de theorieën van elektromagnetisme volledig te begrijpen. In dit artikel gaan we bespreken wat de wet van Gauss en de wet van Coulomb zijn, hun toepassingen, de definities, de overeenkomsten tussen deze twee en ten slotte de verschillen tussen de wet van Gauss en de wet van Coulomb.
De wet van Gauss
De wet van Gauss is een zeer belangrijke wet die de eigenschappen van elektrische velden, magnetische velden en zwaartekrachtvelden beschrijft. De wet van Gauss voor elektrische velden stelt dat de elektrische flux door een gesloten oppervlak evenredig is met de elektrische lading die door het oppervlak wordt omsloten. Het kan worden uitgedrukt als ∅ = Q / ε 0 waarbij φ de totale elektrische flux over het oppervlak is, Q de lading is die door het oppervlak wordt omsloten en ε 0is de diëlektrische constante. Om dit concept te begrijpen, moet men eerst het concept van elektrische flux begrijpen. De elektrische flux over een oppervlak is een maat voor het aantal elektrische veldlijnen dat door een oppervlak gaat. Dit is recht evenredig met het aantal elektrische veldlijnen over het oppervlak. De wet van Gauss voor de magnetische velden is een zeer belangrijke wet. De wet van Gauss voor magnetische velden stelt dat de totale magnetische flux over elk gesloten oppervlak nul is. Dit komt doordat magnetische monopolen niet bestaan. Magnetische polen bestaan alleen als dipolen. In elk gegeven gesloten oppervlak is de netto magnetische polariteit nul. Daarom is de magnetische flux over elk gesloten oppervlak nul.
Wet van Coulomb
De wet van Coulomb is een wet die de interacties tussen elektrisch geladen deeltjes beschrijft. Dit stelt dat de kracht tussen twee elektrisch geladen deeltjes evenredig is met de ladingen en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen de twee deeltjes. Dit kan worden uitgedrukt met de vergelijking F = Q 1 Q 2 / 4πr 2 ε 0 waarbij Q 1 en Q2 de ladingen van de deeltjes zijn, r de afstand tussen de twee ladingen en ε 0 de diëlektrische constante van de vrije ruimte. Als deze vergelijking is gedefinieerd voor een medium anders dan vrije ruimte, ε 0moet worden vervangen door ε, waarbij ε de diëlektrische constante van het medium is. Als deze ladingen hetzelfde teken zouden hebben, zou F een positieve waarde zijn. Dit betekent dat de twee ladingen elkaar afstoten. Als deze twee ladingen verschillende tekens hebben, wordt F een negatieve waarde; en beschrijft dus een aantrekkingskracht tussen de twee ladingen.
Wat is het verschil tussen de wet van Coulomb en de wet van Gauss?
• De wet van Coulomb beschrijft de interacties tussen twee ladingen, terwijl de wet van Gauss de flux beschrijft over een gesloten oppervlak van het eigendom dat binnen het oppervlak is ingesloten.
• De wet van Coulomb is alleen van toepassing op elektrische velden, terwijl de wet van Gauss van toepassing is op elektrische velden, magnetische velden en zwaartekrachtvelden.
