חוק גאוס נגד חוק קולומב
חוק גאוס וחוק קולומב הם שני חוקים חשובים מאוד המשמשים בתורת השדות האלקטרומגנטיים. אלו הם שניים מהחוקים הבסיסיים ביותר, המובילים להתפתחות השדה האלקטרומגנטי. חוקים אלו, יחד עם חוק אמפר, מובילים למשוואות מקסוול. המשוואות של מקסוול הן קבוצה של ארבע משוואות שיכולות לתאר כל תופעה בתיאוריה האלקטרומגנטית. נדרשת הבנה מעמיקה בשני החוקים הללו, כדי להבין את תיאוריות האלקטרומגנטיות במלואן. במאמר זה, אנו הולכים לדון במה הם חוק גאוס וחוק קולומב, היישומים שלהם, ההגדרות, קווי הדמיון בין שני אלה, ולבסוף ההבדלים בין חוק גאוס לחוק קולומב.
חוק גאוס
חוק גאוס הוא חוק חשוב מאוד שמתאר את המאפיינים של שדות חשמליים, שדות מגנטיים ושדות כבידה. חוק גאוס לשדות חשמליים קובע כי השטף החשמלי דרך כל משטח סגור הוא פרופורציונלי למטען החשמלי המוקף על ידי פני השטח. ניתן לבטא אותו כ- ∅=Q/ε0 כאשר φ הוא השטף החשמלי הכולל על פני השטח, Q הוא המטען המוקף על ידי המשטח, ו-ε0הוא הקבוע הדיאלקטרי. כדי להבין את המושג הזה, יש להבין תחילה את המושג שטף חשמלי. השטף החשמלי על פני משטח הוא מדידה של מספר קו השדה החשמלי העובר דרך משטח. זה עומד ביחס ישר למספר קווי השדה החשמלי על פני השטח. חוק גאוס לשדות המגנטיים הוא חוק חשוב מאוד. חוק גאוס לשדות מגנטיים קובע שהשטף המגנטי הכולל על פני כל משטח סגור הוא אפס. הסיבה לכך היא שאין מונופולים מגנטיים.קטבים מגנטיים קיימים רק כדיפולים. בכל משטח סגור נתון, הקוטביות המגנטית נטו היא אפס. לכן, השטף המגנטי על פני כל משטח סגור הוא אפס.
חוק קולומב
חוק קולומב הוא חוק המתאר את האינטראקציות בין חלקיקים טעונים חשמלית. זה קובע שהכוח בין שני חלקיקים טעונים חשמלית הוא פרופורציונלי למטענים וביחס הפוך לריבוע המרחק בין שני החלקיקים. ניתן לבטא זאת באמצעות המשוואה F=Q1Q2/ 4πr2ε 0 כאשר Q1 ו-Q2הם המטענים של החלקיקים, r הוא המרחק בין שני המטענים, ו-ε0הוא הקבוע הדיאלקטרי של החלל הפנוי. אם משוואה זו מוגדרת עבור מדיום שאינו שטח פנוי, יש להחליף את ε0 ב-ε, כאשר ε הוא הקבוע הדיאלקטרי של המדיום. אם המטענים הללו היו מאותו סימן, F יהיה ערך חיובי. זה אומר ששני המטענים דוחים זה את זה.אם שני המטענים הללו הם בעלי סימנים שונים, F הופך לערך שלילי; לפיכך, מתאר משיכה בין שני המטענים.
מה ההבדל בין חוק קולומב לחוק גאוס?
• חוק קולומב מתאר את האינטראקציות בין שני מטענים בעוד שחוק גאוס מתאר את השטף על פני משטח סגור מהמאפיין הכלוא בתוך המשטח.
• חוק קולומב חל רק על שדות חשמליים בעוד שחוק גאוס חל על שדות חשמליים, שדות מגנטיים ושדות כבידה.
