תשובות לשאלות בנושא תרגיל הבית בחוק גאוס

תשובות לשאלות בנושא תרגיל הבית בחוק גאוס

הודעהעל ידי nagaryo » 11:17 16/11/2018

נשאלנו מה השדה החשמלי בכל המרחב, מה זה אומר?
בנקודה כללית, את תצטרכי להפריד בין האזור מעל המשטח ומתחתיו

בסעיף 1, מה זה אומר לגבי המשטח? ברגיל הייתי יוצר מעטפת גלילית ובודק את השטף שעובר, אבל אני נתקל ב2 אי הבנות,
א- למעטפת הגלילית יש צד עליון וצד תחתון, לכן flux = E2A, זה תקין? או שאני רוצה לבדוק רק בצד אחד של המשטח ולהניח שבצד השני יפעל אותו שדה, כי המשטח הוא אינסופי?
שלב ראשון: מסמטריה את צריכה להבין איך קווי השדה נראים. ניתן להבין 3 דברים:
1. יש רכיב שדה רק בציר הZ.
2. השדה תלוי רק במרחק z מהמישור (בסוף נגלה שהוא לא תלוי במרחק והוא קבוע בכל המרחב, אבל מסמטריה בהתחלה זה מה שניתן להסיק).
3. השדה חיובי מעל המישור ושלילי (מכוון למטה בציר הZ) מתחת למישור.
שלב שני: יוצרים מעטפת גאוס לפי הכללים הבאים: יש פאות שעליהן השדה מאונך למשטח גאוס ואחיד בגודלו. או פאות שבהן השדה משיק לפאות.
לכן ניצור מעטפת גליל (או וואט אבר) אשר הבסיסים של הגליל מעל ומתחת למישור, נמצאים במרחקים שווים מהמשטח. כיוון שאנחנו מניחים שהשדה תלוי במרחק z מהמישור אז בבסיסים השדה אחיד בגודלו. מעל המישור הוא כלפי מעלה ומתחת כלפי מטה. השדה מאונך למישור לכן השטף על כל בסיס הוא כאשר S הוא השטח של הפאה ופלוס אם השטף יוצא מהמעטפת (כמו שקורה כאן מעל ומתחת) ומינוס אם הוא נכנס למעטפת. בצדדים של הגליל השדה משיק למשטח ולכן לא תורם שטף. כך שסך הכל השטף הוא

ב- אני רואה שהשדה שמתקבל בצורה כזאת לא תלוי במרחק מהמשטח, למה זה? למה כשבדקנו שדה בנקודה ממשטח אינסופי קיבלנו שהמרחק כן משפיע
גם שבדקנו משטח איסופי קיבלנו שדה קבוע.
בגדול שדה מתפשט במרחב. עבור כדור טעון, למשל, השדה מתפשט בכל הכיוונים ולכן דועך מהר: כמו. בתיל השדה מתפשט רק בשני כיוונים ולכן מתפשט פחות מהר ובמשטח רק לכיוון אחד, השדה נע בקווים ישרים ואינו דועך, קבוע.

את סעיף 2 לא הבנתי, ראיתי כמה דברים באינטרנט שפותרים בצורה שונה, 2 חלקים, פעם אחת מעטפת שעוברת את השכבה, ופעם שניה מעטפת בתוך השכבה, לא הבנתי למה במעטפת שבתוך השכבה אין שטף כלפי צד המעטפת (הגליל עצמו ולא דפנותיו), בכל אופן לא הבנתי מה לעשות שם
מהסמטריה של הבעיה השדה רק בכיון Z.
את צריכה להפריד בין האזור שבתוך ומחוץ המעטפת בגלל שבחוק גאוס את צריכה לחשב את המטען שבתוך מעטפת גאוס והוא שונה אם את לוקחת מעטפת בחוץ או בפנים (בפנים הוא סופר כמות חלקית של מטען).
נערך לאחרונה על ידי nagaryo בתאריך 13:20 16/11/2018, נערך פעם אחת בסך הכל.
nagaryo
 
הודעות: 136
הצטרף: 13:23 04/03/2016

Re: תשובות לשאלות בנושא תרגיל הבית בחוק גאוס

הודעהעל ידי nagaryo » 13:19 16/11/2018

לגבי סעיף 2, המשטח מוליך או מבודד? או שזה חסר משמעות?
במקרה הזה זה חסר משמעות.
אם המשטח מבודד והמטענים מפולגים באופן אחיד הם ישארו מפולגים באופן אחיד, וזה מה שחשוב.
אם המשטח היה מוליך, מטענים היו יכולים לנוע. אבל בגלל שהמטענים רוצים להתרחק אחד מהשני בגלל כח הדחייה בינהם, הם יתפגו באופן אחיד.
אם לעומת זאת זה היה מוליך והיינו צריכים לשים מטען איפשהו במרחק (נגיד מטען חיובי), אז המטענים במשטח ידחו ממנו ויתפזרו שונה במשטח (לא באופן אחיד). ואז הסימטריה תשבר.
לכן, כנראה מדובר כאן על מבודד.

אם אני לוקח מעטפת בחוץ, המטען בתוכה הוא 0 לכן השטף יהיה 0, אז למה לעשות מעטפת בחוץ?
כעקרון בהתחלה אתה לא יכול לבצע מעטפת בחוץ. כי מהסמטריה אתה מניח שהשדה תלוי במרחק ואז משטח גאוס אחד (הרחוק יותר מהמשטח הטעון, למשל) יהיה בעל שדה שונה מהשני (הקרוב יותר,למשל).
אז כאשר תרשום את השטף דרך המעטפת תצטרך לרשום גודל שדה שונה עבור כל משטח גאוס ואז בשטף הכולל יופיעו שני נעלמים: אחד עבור השדה על המשטח העליון והשני התחתון.
לעומת זאת, נניח שאתה כבר יודע שהשדה קבוע ולא תלוי במרחק. אז תקבל משהו כזה:
עכשיו גודל השדה זהה על כל אחד מהמשטחים אבל באחד השטף נכנס למעטפת גאוס ולכן שלילי ובשני יוצא ולכן חיובי ובסך הכל השטף הכולל יתאפס וזה מתאים לפי חוק גאוס שהמטען בפנים הוא אפס.
אבל אז לא תיהיה משוואה וזה לא יועיל לך.

במרכז עובי המשטח, השדה הוא 0? מכיוון השדה דוחף כלפי מעלה ומטה?
נכון, אתה יכול להשתמש בזה לבדוק שהתוצאה שקיבלת מתאפסת כאשר אתה במרכז.
nagaryo
 
הודעות: 136
הצטרף: 13:23 04/03/2016


חזור אל - פיסיקה 2ב (מתוגבר)

מי מחובר

משתמשים הגולשים בפורום זה: אין משתמשים רשומים ואורח אחד