Il teorema di Gauss è una delle leggi fondamentali dell'elettrodinamica, strutturalmente inclusa nel sistema di equazioni di un altro grande scienziato - Maxwell. Esprime la relazione tra i flussi di intensità dei campi elettrostatici ed elettrodinamici che passano attraverso una superficie chiusa. Il nome di Karl Gauss non suona meno forte nel mondo scientifico di, ad esempio, Archimede, Newton o Lomonosov. In fisica, astronomia e matematica, non sono molte le aree in cui questo brillante scienziato tedesco non abbia contribuito direttamente allo sviluppo di.
Il teorema di Gauss ha giocato un ruolo chiave nello studio e nella comprensione della natura dell'elettromagnetismo. In generale, è diventata una sorta di generalizzazione e, in una certa misura, un'interpretazione della famosa legge di Coulomb. Questo è proprio il caso, non così raro nella scienza, quando gli stessi fenomeni possono essere descritti e formulati in modi diversi. Ma il teorema di Gauss non solo acquisito si applicavasignificato e applicazione pratica, ha aiutato a guardare alle leggi della natura conosciute da una prospettiva leggermente diversa.
In qualche modo, ha contribuito a una grande svolta nella scienza, gettando le basi per la conoscenza moderna nel campo dell'elettromagnetismo. Allora, qual è il teorema di Gauss e qual è la sua applicazione pratica? Se prendiamo una coppia di cariche puntiformi statiche, la particella portata a loro sarà attratta o respinta con una forza uguale alla somma algebrica dei valori di tutti gli elementi del sistema. In questo caso, l'intensità del campo aggregato generale formato a seguito di tale interazione sarà la somma delle sue singole componenti. Questa relazione è diventata ampiamente nota come il principio di sovrapposizione, che consente di descrivere accuratamente qualsiasi sistema creato da cariche multi-vettoriali, indipendentemente dal loro numero totale.
Tuttavia, quando ci sono molte di queste particelle, gli scienziati hanno inizialmente incontrato alcune difficoltà nei calcoli, che non potevano essere risolte applicando la legge di Coulomb. Il teorema di Gauss per il campo magnetico ha aiutato a superarli, il che, tuttavia, è valido per tutti i sistemi di forze di cariche che hanno un'intensità decrescente proporzionale a r −2. La sua essenza si riduce al fatto che un numero arbitrario di cariche circondate da una superficie chiusa avrà un flusso di intensità totale pari al valore totale del potenziale elettrico di ciascun punto del piano dato. Allo stesso tempo, i principi di interazione tra gli elementi non vengono presi in considerazione, il che semplifica notevolmentecalcoli. Pertanto, questo teorema permette di calcolare il campo anche con un numero infinito di portatori di carica elettrica.
Vero, in re altà ciò è fattibile solo in alcuni casi di loro disposizione simmetrica, quando esiste una comoda superficie attraverso la quale è possibile calcolare facilmente la forza e l'intensità del flusso. Ad esempio, una carica di prova posta all'interno di un corpo conduttore di forma sferica non subirà il minimo effetto di forza, poiché l'indice di intensità di campo è uguale a zero. La capacità dei conduttori di espellere vari campi elettrici è dovuta esclusivamente alla presenza di portatori di carica in essi. Nei metalli, questa funzione è svolta dagli elettroni. Tali caratteristiche sono ampiamente utilizzate oggi nella tecnologia per creare varie regioni spaziali in cui i campi elettrici non agiscono. Questi fenomeni sono perfettamente spiegati dal teorema di Gauss per i dielettrici, la cui influenza sui sistemi di particelle elementari si riduce alla polarizzazione delle loro cariche.
Per creare tali effetti è sufficiente circondare una certa area di tensione con una rete metallica schermante. Questo è il modo in cui i dispositivi e le persone sensibili ad alta precisione sono protetti dall'esposizione ai campi elettrici.
