השטף החשמלי עוזר לנו להבין ולהגדיר בצורה כמותית עד כמה השדה החשמלי "עובר" דרך משטח מסוים. זו דרך לחשוב על השפעתו של שדה חשמלי על אזור מסוים בחלל, ולבסוף, גם להבין כיצד המטענים החשמליים שיוצרים את השדה משפיעים על המרחב שסביבם
למושג הזה יש חשיבות עצומה בפיזיקה – הוא מהווה חלק מרכזי בחוק גאוס, שמספק דרך אלגנטית ופשוטה להבין את הקשר בין מטענים חשמליים לשדות שהם יוצרים. בעזרת השטף החשמלי, ניתן לחשוב על שדות חשמליים בצורה גלובלית, ולא רק נקודתית, מה שמקל על ניתוחם במצבים מורכבים
תרגילית- פעילות מבוא למושג שטף חשמלי חלק א'
קישור לסימולציה של מעטפת סגורה המורכבת מקטעי קליפות כדוריות סביב מטען נקודתי
שטף חשמלי הינו גודל סקלרי המיוצג ע"י האות היוונית פי
השטף החשמלי מודד את התרומה הכוללת של השדה החשמלי בכל נקודה במשטח, תוך שקלול הכיוון של השדה ביחס למשטח. יחידות המידה של השטף הן: (וולט כפול מטר) V⋅ m
במשטח בו השדה קבוע בגודלו וכיוונו, השטף החשמלי מחושב ע"י מכפלת הרכיב המאונך של השדה למשטח בשטח של המשטח.
כאשר השדה אינו קבוע, הדרך הנכונה לחשב את השטף היא לחלק את המשטח לאלמנטים קטנים מאוד, כך שבכל אלמנט ניתן להניח שהשדה קבוע. לחשב לכל משטח של אלמנט קטן את השטף החשמלי שלו ולאחר מכן, מחברים (באופן אינטגרלי) את התרומות של השטפים מכל האלמנטים הללו.
מצגת נוספת שכתב קובי שוורצבורד מצגת שטף חשמלי וחוק גאוס
, יוהאן קרל פרידריך גאוס (1777 - 1855). מתמטיקאי ופיסיקאי גרמני, מגדולי המתמטיקאים בכל הדורות ניסח חוק המקשר בין שדות חשמליים להתפלגות מטענים חשמליים שיוצרים את השדה
סה"כ השטף החשמלי דרך מעטפת סגורה נמצא ביחס ישר למטען החשמלי הכלוא במעטפת
דף תירגול בנושא שטף חשמלי וחוק גאוס (פתרון)
לטובת פתרון שאלה ראשונה בדף ניתן לעשות שימוש בסימולציה לחץ כאן
דף תירגול נוסף בנושא שטף חשמלי וחוק גאוס ערך קובי שוורצבורד (פתרון)
,חוק קולון נוסח עבור שני מטענים נקודתיים כאשר רצינו לחשב שדה חשמלי שיוצרים מספר מטענים חשמליים, השתמשנו בעיקרון סופרפוזיציה,כל עוד מספר המטענים מועט, קל להשתמש בעיקרון סופרפוזיציה. אך כאשר המערכת מרובת מטענים קשה לעבוד בשיטה זו, חוק גאוס מאפשר לנו לחשב, בעזרת המושג שטף את עוצמת השדה החשמלי הנוצר על ידי גופים שבהם חלוקת המטען היא סימטרית. במצגות הבאות ניתן לראות כיצד ניתן לגלות את השדה החשמלי שיוצר גוף בעל סימטריה מרחבית
בחן את עצמך: דף עבודה בנושא שדה חשמלי של תייל דק ישר אינסופי נושא מטען (פתרון) נערך ע"י קובי שוורצבורד
בחן את עצמך: דף עבודה בנושא שדה חשמלי שנוצר מגופים בעלי סימטריה גלילית (פתרון)
הרצאה של פרופ' מריו ליביו מציאת שדה חשמלי של קליפה מבודדת טעונה ותיל ארוך
בחן את עצמך: דף עבודה בנושא שדה חשמלי שיוצר משטח טעון (פתרון)
הרצאה של פרופ' מריו ליביו מציאת שדה חשמלי של מישור אינסופי טעון ושדה בתוך ובקרבת מוליך
:פרופ' מריו ליביו ממשיך עם דוגמאות נוספות
http://www.youtube.com/watch?v=rNdN1wWy4mI&feature=relmfu
http://www.youtube.com/watch?v=Yp_hNOV5TpA&feature=relmfu
http://www.youtube.com/watch?v=mmajDH7GS-M
http://www.youtube.com/watch?v=5xoOQ1xftlI