har doim uning yuzasining tashqi tomonida joylashadi. Bu gipotezaning
adolatliligi Gauss va Kulon qonunlari ifodalanishidan ancha oldin isbotlangan.
Kulon qonuni Gauss qonunining oqibati bo‘lib hisoblanadi. Unga ko‘ra, test
zaryadiga ta’sir ko‘rsatuvchi kuch bu zaryadgacha bo‘lgan masofaning kvadratiga
teskari proporsional bo‘ladi:
f = (4.4)
Gauss qonunining boshqa bir oqibati zaryadlangan jismning tashqarisidagi
elektr maydoni uning yuzasiga perpendikulyar yo‘nalganligini tasdiqlashdan iborat
va kuch chiziqlari vektorlarining modulini quyidagi tenglamadan topish mumkin:
E = (4.5)
Bunda
r – sferaning markazidan bo‘lgan masofa.
Huddi shunday tarzda
q zaryadga ega bo‘lgan bir jinsli sferaning ichidagi
elektr maydoni uchun ifodani yozish mumkin. Bu maydonning kuch chiziqlari
radial yo‘nalishga ega bo‘ladi, ularning moduli esa quyidagi ifodaga mos keladi:
E = (4.6)
Bunda
R – sferaning radiusi,
r – sferaning markazidan bo‘lgan masofa.
Shuni qayd qilish lozimki, sferaning markazida (
r = 0) elektr maydoni nolga teng
bo‘ladi.
Agar elektr zaryadi cheksiz uzunlikdagi ingichka sterjen bo‘ylab
taqsimlangan bo‘lsa (4.2A-rasm) maydonning kuch chiziqlari unga perpendikulyar
yo‘nalgan bo‘ladi, uning kuchlanganligi esa quyidagi tenglamadan olinadigan
qiymatlarga teng bo‘ladi:
E = (4.7)
141
Bunda
r – sterjengacha bo‘lgan masofa (uning qalinligi juda kichik bo‘lishi
lozim, shunda buni hisobga olmaslik mumkin bo‘ladi); λ – zaryadlarning chiziqli
zichligi (uzunlik birligiga to‘g‘ri keladigan zaryad). Cheksiz uzunlikdagi
zaryadlangan plastinkaning elektr maydoni ham (4.3B- rasm) uning yuzasiga
perpendikulyar bo‘ladi, uning kuchlanganligi esa quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
E =σ/(2
0 ) (4.8)
Bunda σ – yuzadagi zaryadning zichligi (yuza birligiga to‘g‘ri keladigan
zaryad). Biroq izolyasiyalangan o‘tkazuvchi obyekt uchun elektr maydoni ikki
marta kuchliroq bo‘ladi:
E =σ/
0 (4.9)
(4.8) va (4.9) tenglamalar o‘rtasidagi farq zaryadlangan obyektlarning
geometriyasidagi farqlar bilan izohlanadi: birinchisi – cheksiz uzunlikdagi
plastinka, ikkinchisi – ixtiyoriy formadagi jism. Elektr zaryadlari zaryadlangan
jismning faqatgina tashqi yuzasi bo‘ylab taqsimlanishi Gauss qonunining muhim
oqibati bo‘lib hisoblanadi. Bu bir nomdagi zaryadlar o‘rtasida itarish kuchlarining
ta’siri natijasida sodir bo‘ladi, shu sababli hamma bir xil zaryadlangan zarrachalar
bir-biridan maksimal mumkin bo‘lgan masofaga uzoqlashishga harakakt qiladi.
Buni qilishning birdan-bir yo‘li – obyektning eng uzoq nuqtasiga, ya’ni uning
yuzasiga ko‘chishdir. Obyektning yuzasidagi barcha joylardan zaryadlarning
joylashishi uchun (eng uzoqda joylashish uchun) eng katta bo‘rtik joylar qulay
bo‘lib hisoblanadi, aynan shu erda kuch chiziqlarining eng katta konsentratsiyasi
kuzatiladi (4.2D- rasm). Faradey silindri – yoki erga ulangan tok o‘tkazuvchi
listlar, yoki metall to‘r bilan qoplangan kamera juda foydali ilmiy va muhandislik
qurilmasi bo‘lib hisoblanadi. Tashqi elektr maydoni qanchalik kuchli bo‘lishidan
qat’iy nazar, bunday qurilmaning ichida elektr maydoni amalda nolga teng bo‘ladi.
Aynan shu sababli avtomobillar va metall kemalar momaqaldiroq paytida eng
yaxshi pana joy bo‘lib hisoblanadi, chunki ular xuddi Faradey virtual qurilmasi
kabi ishlaydi. Biroq har doim shuni esdan chiqarmaslik kerakki, garchi bunday
qurilmalar elektr maydonlaridan ajoyib himoya bo‘lib hisoblansada, agar ularning
142
devorlari qalin ferromagnit materiallardan ishlangan bo‘lmasa, ular magnit
maydonlari qarshisida mutlaqo befoyda bo‘ladi.