Fluxo (física)

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Em física, fluxo de uma grandeza física através de uma superfície possui dois significados distintos, dependendo do tipo de fenômeno a que se refere. A principal diferença matemática entre os dois usos é o tipo de grandeza que se obtém.

  • No contexto de Eletromagnetismo, o fluxo é uma grandeza escalar, que descreve a intensidade da atuação de um campo através de uma superfície arbitrária.

Fluxo de um campo vetorial através de uma superfície

De acordo com a definição habitualmente utilizada no Eletromagnetismo, define-se o fluxo , escalar, de um campo vetorial através de uma superfície orientável qualquer, pela expressão:

onde representa o vetor infinitesimal de área, orientado perpendicularmente a ela.

Como realiza-se o produto escalar dessas grandezas vetoriais, o resultado da integral é um escalar. Também é importante notar que o sinal do fluxo irá depender da orientação do vetor , uma vez que há dois sentidos possíveis para a direção perpendicular à superfície . Apesar de matematicamente a escolha ser arbitrária, quando trabalha-se com fluxo magnético, por exemplo, o sinal ganha significado físico e deve ser obtido através da aplicação da lei de Lenz.

Fluxo elétrico

Dado um campo elétrico , o fluxo através de uma superfície fechada é dado por:

O fluxo elétrico tem fundamental importância no cálculo do campo elétrico em situações altamente simétricas, por meio da utilização da lei de Gauss, cujo enunciado é:

onde é a quantidade de carga interna à superfície, e a constante de permissividade do vácuo.

Fluxo magnético

Dado um campo magnético o fluxo através de uma superfície é dado por:

Tem-se que, pela inexistência de monopolos magnéticos, o fluxo através de superfícies fechadas é nulo. Para superfícies abertas, o fluxo magnético encontra aplicação no fenômeno de indução eletromagnética, descrito pela lei de Faraday:

onde é a força eletromotriz (fem) induzida. O sinal também pode ser obtido pelo uso da lei de Lenz.