אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

המושג "שטף חשמלי", חוק גאוס

א.ניתן להיעזר בהדמיה ולהראות כי מספר קוי השדה החוצים משטח סגור פרופורציוני לכמות המטען בתוכו. את מושג "מספר קוי השדה החוצים" יש לקשור למושג "השטף החשמלי" ולהשתמש במושגים אלו ל"הוכחה" איכותית של חוק גאוס. הוכחה מפורטת יותר ניתן ללמד במסגרת הרחבה והעמקה. לחילופין, ניתן לנצל הדגמה של דלי פרדי כדי לאשר את העובדה שהשדה החשמלי בתוך מוליך במצב סטטי מתאפס והמטען העודף מצטבר על פניו כפי שנובע מחוק גאוס.

ב. רצוי להצביע על כך שהמושג "שטף חשמלי" שאול מתורת הנוזלים, אף שבאלקטרוסטטיקה אין מייחסים לווקטור E משמעות של 'משהו זורם'.

ג. חשוב מאוד להדגיש שההוכחה של חוק גאוס מבוססת על כך שהשדה של מטען נקודתי נמצא ביחס הפוך ל- (כלומר היא מבוססת על חוק קולון). לפיכך חוק גאוס וחוק קולון אקוויוולנטיים במובנים מסוימים.

ד. כדאי להצביע על כך שבגלל התלות ב-, חוק גאוס תקף גם לגבי כוחות הכבידה.

חישוב של שדות חשמליים בעזרת חוק גאוס

א. בכיתות טובות מומלץ להראות כמה דוגמאות פשוטות של חישובי שדות חשמליים בעזרת חוק גאוס, כגון: השדה החשמלי סביב מטען נקודתי והשדה בתוך ומחוץ לקליפה כדורית טעונה. דוגמאות אלו עשויות לעזור לתלמידים להבין את הנושא, אך עם זאת לא מומלץ לגלוש לחישובים מסובכים.

ב. מומלץ להסביר כי העובדה שהמטען החשמלי העודף במוליך טעון נמצא על פני המוליך נובעת מהיותו בשיווי משקל אלקטרוסטטי ומחוק גאוס (השדה החשמלי בתוך המוליך מתאפס).

אין חובה להראות שהשדה החשמלי המאונך לפני המוליך שווה ל- , כאשר היא צפיפות השטח של המטען על פני המוליך (באזור קטן סביב הנקודה שבה נמדד השדה), אף על פי שעובדה זו מסייעת להבהרת המושג "אפקט החודים".