Simulic
Bahasa Indonesia

Fluks listrik dan hukum Gauss 3D – bola, silinder, dan kotak

FisikaMedan listrik dan magnetUsia 16–17

Memuat…

Gunakan di kelas saya

Model 3D yang dapat Anda putar: letakkan muatan titik, muatan garis, bidang bermuatan, atau kulit bola bermuatan, lalu pilih permukaan Gauss berupa bola, silinder, atau kotak yang dapat diperbesar, dimiringkan, dan digeser. Fluks Φ = ∮E·dA melalui permukaan dihitung secara numerik dan dibandingkan dengan q_dlm/ε₀. Layar Permukaan datar menunjukkan Φ = EA·cos θ saat permukaan berputar dalam medan homogen, dan layar Simetri → E menurunkan E untuk muatan titik, garis (λ/(2πε₀r)), bidang (σ/(2ε₀)), dan kulit bola (nol di dalam, kQ/r² di luar).

Pelajaran: Fluks listrik; hukum Gauss; medan listrik muatan garis, bidang bermuatan, dan kulit bola bermuatan

Yang ditunjukkan

Hukum Gauss menyatakan bahwa fluks listrik total melalui permukaan tertutup apa pun sama dengan muatan yang dilingkupi dibagi ε₀, apa pun bentuk permukaannya. Di sini fluks dijumlahkan secara numerik pada bola, silinder, atau kotak, sehingga Anda melihat bahwa menggeser atau mengubah bentuk permukaan tidak mengubah apa pun selama tidak ada muatan yang melintasinya. Warna permukaan menunjukkan di mana fluks keluar dan masuk. Permukaan datar dalam medan homogen menunjukkan Φ = EA·cos θ, dan layar simetri memakai hukum Gauss untuk mencari E dari muatan titik, garis, bidang, dan kulit bola.

Cara menggunakan

Di Permukaan Gauss, pilih sumber muatan dan permukaan, ubah Jari-jari r, Kemiringan, dan Pusat, lalu bandingkan Φ dengan q_dlm/ε₀; Sapu menggeser permukaan melewati muatan. Di Permukaan datar, putar sudut θ dan catat Φ. Di Simetri → E, pilih satu kasus, ubah r, dan tekan Sapu untuk memplot E terhadap r. Kerjakan ketiga tugas.

Parameter yang dapat diubah

  • Layar Permukaan Gauss tertutup, Permukaan datar, Simetri → E
  • Sumber muatan Muatan titik q₁, q₂, Muatan garis, Bidang bermuatan, Kulit bola bermuatan
  • Muatan q₁ (di titik asal O; juga muatan Q kulit bola) -10–10 nC
  • Muatan q₂ -10–10 nC
  • Posisi x dari q₂ -10–10 cm
  • Rapat muatan panjang λ -50–50 nC/m
  • Rapat muatan permukaan σ bidang -50–50 nC/m²
  • Jari-jari R kulit bola 1–8 cm
  • Permukaan Gauss Bola, Silinder, Kotak
  • Jari-jari r (bola, silinder) atau sisi alas a (kotak) 1–16 cm
  • Panjang h silinder / tinggi h kotak 1–24 cm
  • Kemiringan permukaan Gauss 0–90 °
  • Koordinat x pusat permukaan -10–10 cm
  • Koordinat y pusat permukaan -10–10 cm
  • Tampilkan panah E
  • Kuat medan homogen E (layar Permukaan datar) 200–5000 N/C
  • Sisi s permukaan persegi 2–20 cm
  • Sudut θ antara normal n̂ dan E 0–180 °
  • Kasus simetris Muatan titik, Muatan garis panjang, Bidang bermuatan luas, Kulit bola
  • Jari-jari r permukaan Gauss (layar Simetri) 0,5–15 cm

Pertanyaan untuk dijelajahi

  1. Mengapa fluks tetap sama ketika bola Gauss di sekitar muatan diperbesar atau digeser?
  2. Mengapa tidak ada fluks melalui tutup silinder yang mengelilingi muatan garis panjang?
  3. Mengapa medan bidang bermuatan yang luas tidak bergantung pada jarak dari bidang?

Simulasi terkait