Fluxo de campo elétrico

Consideremos um campo elétrico no espaço e, nesse mesmo espaço, uma superfície fechada arbitrária, como um balão de forma qualquer. A figura  representa essa superfície, estando o campo sugerido por algumas linhas de campo.




Dividimos a superfície em elementos suficientemente pequenos para que o campo não varie apreciavelmente sobre cada um deles. Cada elemento de área possui um valor, direção e sentido próprios (a normal à superfície orientada para fora). Representemos esse módulo, direção e sentido por um vetor. Então, para cada um dos elementos da superfície, por exemplo o de número i, temos um vetor área Ai, que define seu módulo e orientação.






Seja Ei o vetor campo elétrico no centro do elemento de número i. O fluxo é dado pelo produto escalar Ei. Ai. Para entender melhor o conceito, é conveniente visualizarmos o campo elétrico como na fig. 4. Fazemos isto para ressaltar que:

  • As linhas de campo são tangentes ao campo elétrico em cada ponto;
  • A intensidade do campo elétrico é proporcional ao número de linhas de campo por unidade de área.


Somando o fluxo através de todos os elementos de área, obtemos o fluxo na superfície inteira:





No limite apropriado em que todos os elementos de área tendem a zero, passamos da somatória para a integral de superfície:




Em termos do fluxo do campo elétrico, podemos definir a lei de Gauss do eletromagnetismo:




Lembremos que a lei de Gauss só faz sentido (vale exclusivamente) para superfícies fechadas, chamadas superfícies gaussianas. Podemos verificar que a lei de Gauss e a lei de Coulomb são equivalentes.