قانون گاوس در مقابل قانون کولن
قانون گاوس و قانون کولن دو قانون بسیار مهمی هستند که در نظریه میدان الکترومغناطیسی استفاده می شوند. این دو تا از اساسی ترین قوانینی هستند که منجر به توسعه میدان الکترومغناطیسی می شوند. این قوانین همراه با قانون آمپر به معادلات ماکسول منتهی می شوند. معادلات ماکسول مجموعه ای از چهار معادله است که می تواند هر پدیده ای را در نظریه الکترومغناطیسی توصیف کند. برای درک کامل نظریه های الکترومغناطیس به درک کامل این دو قانون نیاز است. در این مقاله قصد داریم به این موضوع بپردازیم که قانون گاوس و قانون کولن چیست، کاربردهای آنها، تعاریف، شباهت های این دو و در نهایت تفاوت های قانون گاوس و قانون کولمب.
قانون گاوس
قانون گاوس قانون بسیار مهمی است که خواص میدان های الکتریکی، میدان های مغناطیسی و میدان های گرانشی را توصیف می کند. قانون گاوس برای میدان های الکتریکی بیان می کند که شار الکتریکی در هر سطح بسته با بار الکتریکی محصور شده توسط سطح متناسب است. می توان آن را به صورت ∅=Q/ε0 بیان کرد که در آن φ کل شار الکتریکی روی سطح، Q بار محصور شده توسط سطح و ε0 است.ثابت دی الکتریک است. برای درک این مفهوم ابتدا باید مفهوم شار الکتریکی را درک کرد. شار الکتریکی روی یک سطح اندازه گیری تعداد خط میدان الکتریکی است که از یک سطح می گذرد. این نسبت مستقیم با تعداد خطوط میدان الکتریکی در سراسر سطح است. قانون گاوس برای میدان های مغناطیسی قانون بسیار مهمی است. قانون گاوس برای میدان های مغناطیسی بیان می کند که کل شار مغناطیسی روی هر سطح بسته صفر است. این به این دلیل است که تک قطبی های مغناطیسی وجود ندارند.قطب های مغناطیسی فقط به صورت دوقطبی وجود دارند. در هر سطح بسته معین، قطب مغناطیسی خالص صفر است. بنابراین، شار مغناطیسی روی هر سطح بسته صفر است.
قانون کولن
قانون کولن قانونی است که برهمکنش بین ذرات باردار الکتریکی را توصیف می کند. این بیان می کند که نیروی بین دو ذره باردار الکتریکی متناسب با بارها و با مجذور فاصله بین دو ذره نسبت معکوس دارد. این را می توان با استفاده از معادله F=Q1Q2/ 4πr2ε 0 که در آن Q1 و Q2 بارهای ذرات هستند، r فاصله بین دو بار است و ε0ثابت دی الکتریک فضای آزاد است. اگر این معادله برای محیطی غیر از فضای آزاد تعریف شده باشد، ε0 باید با ε جایگزین شود، جایی که ε ثابت دی الکتریک محیط است. اگر این بارها دارای یک علامت بودند، F یک مقدار مثبت خواهد بود. این بدان معنی است که این دو اتهام یکدیگر را دفع می کنند.اگر این دو بار دارای علائم متفاوت باشند، F به یک مقدار منفی تبدیل می شود. بنابراین، یک جاذبه بین دو اتهام را توصیف می کند.
تفاوت بین قانون کولن و قانون گاوس چیست؟
• قانون کولن برهمکنش بین دو بار را توصیف می کند در حالی که قانون گاوس شار روی سطح بسته را از ویژگی محصور در داخل سطح توصیف می کند.
• قانون کولن فقط برای میدان های الکتریکی قابل اجرا است در حالی که قانون گاوس برای میدان های الکتریکی، میدان های مغناطیسی و میدان های گرانشی قابل استفاده است.
