Gauss Yasası ve Coulomb Yasası
Gauss yasası ve Coulomb yasası, elektromanyetik alan teorisinde kullanılan çok önemli iki yasadır. Bunlar elektromanyetik alanın gelişmesine yol açan en temel yasalardan ikisidir. Bu yasalar, Ampere yasasıyla birlikte Maxwell denklemlerine yol açar. Maxwell denklemleri, elektromanyetik teorideki herhangi bir fenomeni tanımlayabilen dört denklemden oluşan bir settir. Elektromanyetizma teorilerini tam olarak anlamak için bu iki yasayı tam olarak anlamak gerekir. Bu yazımızda Gauss yasası ve Coulomb yasasının ne olduğunu, uygulamalarını, tanımlarını, bu ikisi arasındaki benzerlikleri ve son olarak Gauss yasası ile Coulomb yasası arasındaki farkları tartışacağız.
Gauss Yasası
Gauss yasası, elektrik alanlarının, manyetik alanların ve yerçekimi alanlarının özelliklerini tanımlayan çok önemli bir yasadır. Gauss'un elektrik alanları yasası, herhangi bir kapalı yüzeyden geçen elektrik akışının, yüzey tarafından çevrelenen elektrik yüküyle orantılı olduğunu belirtir. ∅=Q/ε0 şeklinde ifade edilebilir; burada φ yüzey üzerindeki toplam elektrik akısıdır, Q, yüzey tarafından çevrelenen yüktür ve ε0dielektrik sabitidir. Bu kavramı anlamak için önce elektrik akısı kavramını anlamak gerekir. Bir yüzey üzerindeki elektrik akısı, bir yüzeyden geçen elektrik alan çizgisinin sayısının bir ölçüsüdür. Bu, yüzey boyunca elektrik alan çizgilerinin sayısı ile doğru orantılıdır. Manyetik alanlar için Gauss yasası çok önemli bir yasadır. Gauss'un manyetik alanlar yasası, herhangi bir kapalı yüzey üzerindeki toplam manyetik akının sıfır olduğunu belirtir. Bunun nedeni, manyetik monopollerin mevcut olmamasıdır. Manyetik kutuplar sadece dipol olarak bulunur. Herhangi bir kapalı yüzeyde net manyetik polarite sıfırdır. Bu nedenle, herhangi bir kapalı yüzey üzerindeki manyetik akı sıfırdır.
Coulomb Yasası
Coulomb yasası, elektrik yüklü parçacıklar arasındaki etkileşimleri tanımlayan bir yasadır. Bu, elektrik yüklü iki parçacık arasındaki kuvvetin, yüklerle orantılı ve iki parçacık arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu belirtir. Bu, F=Q1Q2/ 4πr2ε denklemi kullanılarak ifade edilebilir. 0 burada Q1 ve Q2 parçacıkların yükleridir, r iki yük arasındaki mesafedir ve ε0, boş alanın dielektrik sabitidir. Bu denklem boş alan dışında bir ortam için tanımlanırsa, ε0, ε ile değiştirilmelidir, burada ε ortamın dielektrik sabitidir. Bu yükler aynı işarette olsaydı, F pozitif bir değer olurdu. Bu, iki yükün birbirini ittiği anlamına gelir. Bu iki yük farklı işaretlere sahipse, F negatif bir değer olur; bu nedenle, iki yük arasındaki çekimi tanımlar.
Coulomb yasası ile Gauss yasası arasındaki fark nedir?
• Coulomb yasası iki yük arasındaki etkileşimleri tanımlarken Gauss yasası, yüzeyin içinde bulunan özellikten kapalı bir yüzey üzerindeki akıyı tanımlar.
• Coulomb yasası yalnızca elektrik alanları için geçerlidir, Gauss yasası ise elektrik alanları, manyetik alanlar ve yerçekimi alanları için geçerlidir.
