Bližnji in oddaljeni pogled na žico

Prikaz E polja

Različne animacije kaľejo različne poglede na isto naelektreno žico: Pogled s srednje oddaljenosti, pogled od blizu in pogled od daleč (položaj je podan v metrih, jakost električnega polja v N/As, pretok je podan v Nm2/As). Stolpični graf predstavlja električni pretok skozi premično Gaussovo  "ploskev" (vse tri si moramo zamišljati trodimenzionalno, kvadrati so v bistvu preseki kock, krogi so preseki krogel z ravnino ekrana). Ponovni zagon.

Primerjajmo električne pretoke skozi Gaussove ploskve s srednje in z velike oddaljenosti, tako da Gaussova ploskev v celoti obkroža žico. Zakaj so enaki? Zakaj je v primeru pogleda od daleč električni pretok enak, čeprav detektor električnega pretoka ni povsem centriran glede na naboj? V obeh primerih je z Gaussovo ploskvijo obkrožena  ista količina naboja, zato je električni pretok enak.

Kako naj bodo videti silnice električnega polja pri posameznih pogledih? Preveri svoje odgovore s klikom na povezave  "Prikaz E-polja". Zakaj smo za bližnji in oddaljeni pogled izbrali različne oblike Gaussovih ploskev? Pri  srednjem pogledu električno polje ne kaže simetrije, medtem ko pri bližnjem pogledu opazimo približno pravokotno simetrijo (če smo dovolj blizu naboja), pri oddaljenem pogledu pa opazimo približno sferično simetrijo (če smo dovolj daleč od naboja). To pomeni, da lahko uporabljamo Gaussov zakon le pri pogledih od blizu ali od daleč. Ker sta to dve različni simetriji, bo električno polje, ki ga dobimo po Gaussovem zakonu, v obeh primerih drugačno. To je v redu, saj Gaussov zakon omogoča računanje električnega polja na Gaussovi ploskvi (in ne kje drugje). 

V primerih, ko vidimo vektorje jakosti električnega polja, premikajmo ploskve tako, da bodo vektorji električnega polja pravokotni ali vzporedni s ploskvami. Ali lahko narediš isto pri srednjem pogledu? Ne. Iz tega sledi, da si v tem primeru ne moremo pomagati z Gaussovim zakonom za izračun jakosti električnega polja na ploskvi, čeprav še vedno velja za vse tri konfiguracije. Električni pretok skozi ploskev še vedno lahko izračunamo, saj je sorazmeren obkroženemu naboju. Vendar pri srednjem pogledu, ker se jakost električnega polja spreminja na različnih delčkih ploskve, ne moremo uporabiti Gaussovega zakona, pomagati si moramo s Coulombovim zakonom). Gaussov zakon je uporaben le za računanje jakosti električnih polj pri določenih simetričnih porazdelitvah nabojev (sferične, valjaste, planarne).