7. Fluxo e Lei de Gauss

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https://www.youtube.com/watch?v=vPrJFRzDLKI

Summary

TLDRThis video explores electric flux in electrostatics, discussing its calculation through integrals while explaining key concepts like electric field lines, surface projections, and their relation to charged objects. It emphasizes the importance of Gauss's Law, linking electric flux with enclosed charges via closed surfaces. The video further delves into mathematical expressions involving divergence and Laplacian operators to provide a deeper understanding of electric potential variations across various systems. Analogies, such as comparing electric fields to air currents, help clarify the core ideas presented, making complex topics more relatable for learners.

Takeaways

  • ⚡ Electric flux measures electric field lines through a surface.
  • 📐 Calculations involve integrals over surface areas.
  • 🔄 Gauss's Law connects enclosed charge to electric flux.
  • 🔍 Divergence indicates field line behavior at points.
  • 🌀 Electric fields compared to air flow for clarity.
  • 🔁 Surface normals affect the flux calculations.
  • 💡 Understanding of charge distributions through integrals.
  • 🔳 Laplacian assists in potential calculations in various coordinates.
  • 🔗 Field lines relate to the density of electric flux.
  • 📚 Key mathematical expressions simplify complex concepts.

Timeline

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    The video discusses the concept of electric flux and calculating the flow of an electric field through a surface. It begins with a review of calculating charge solutions and extends to the calculation of electric field properties. A comparison is made to airflow through a window, emphasizing the importance of understanding how much of the electric field penetrates a given area. The methodology of calculating flux involves projections of vectors and integrals over irregular surfaces, highlighting the relation between the electric field and the amount of field lines passing through a surface.

  • 00:05:00 - 00:11:14

    The second part showcases the calculation of electric flux around a spherical surface containing a charge. It reiterates the relationship between flux and charge, confirming that the electric flux through a closed surface is proportional to the charge enclosed within that surface. This leads to Gauss's law, which simplifies the calculation of electric fields, indicating that the divergence of the electric field corresponds to the charge density. The presentation concludes with insights into the mathematical principles of electric flux and fields, including Laplacian equations that help derive potential energy in electric fields.

Mind Map

Video Q&A

  • What is electric flux?

    Electric flux measures the quantity of electric field lines passing through a given surface.

  • How is electric flux calculated?

    Electric flux can be calculated using integrals over the surface area, considering the electric field's projection onto the surface.

  • What role does Gauss's Law play in calculating electric flux?

    Gauss's Law relates the electric flux through a closed surface to the charge enclosed within that surface.

  • What is the divergence in relation to electric fields?

    Divergence measures how much electric field lines spread out or converge at a given point, indicating the presence of charge.

  • Can electric flux be expressed in differential form?

    Yes, electric flux can be expressed using divergence in the context of electric fields and charge distributions.

  • What does Laplacian refer to in electrostatics?

    Laplacian is used in relation to the potential field, helping analyze electric potentials in different coordinate systems.

  • How are electric fields similar to air flow concepts in explanations?

    Both electric fields and air flows can be illustrated through their directional properties and how they interact with surfaces.

  • What is the significance of the surface normals when calculating electric flux?

    Surface normals are crucial as they define the direction relative to which the electric field is being measured through the surface.

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    temos volta agora apostar o fluxo
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    eletrostático ilegal aos últimos vídeos
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    de danos eletrostática que é descrita
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    essencialmente 8 colón e vimos como
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    calcular câmbio de soluções de carga
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    isqueiro pontuais quer decretos
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    utilizando leite conjuntamente com o
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    princípio da submissão
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    no caso concreto era uma soma e no caso
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    continuam era fazer um integral
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    vamos agora ver que parte do elenco não
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    permite obter uma propriedade bastante
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    importante do fluxo do campo elétrico e
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    conhecem propriedade também vamos
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    conseguir calcular quanto se vai ter pra
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    isso vamos recordar o conceito fluxo do
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    cálculo diferencial damos um cara mais
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    instituição e consideramos uma região do
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    espaço na um campo elétrico e
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    desempenhamos uma lava superfície com
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    uma área a temos equipes nossas linhas
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    de campo entre e quer saber se realmente
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    quanto do campo entre que está a
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    atravessar a superfície perceber melhor
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    o que quer dizer pois quanto do campo
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    elétrico se pensarmos no campo elétrico
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    uma corrente de ar que também é um
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    campeonato mundial na área com uma
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    janela quando é que o óleo que está a
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    passar na janela qual é o fluxo de ar
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    que está a passar por lá antes mais
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    porque podemos considerar uma corrente
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    de ar como um campeonato mundial é
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    porque todos os pontos há um vetor que é
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    você tirar do ar nesse ponto tem um modo
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    uma direção e um sentido e um ponto de
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    inflexão que é o ponto em questão como
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    nós vimos recentemente o fluxo do ar é
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    mais do que o volume de ar passa por
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    unidade de tempo pela janela
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    agora o movimento problema do ego que
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    correndo atrás como o cinema neste caso
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    temos o ar todo entrar pretende com a
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    mente e se o agora entrará que segundo
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    esta direcção a paris filmes o vetor que
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    em cada ponto é sempre normal a janela é
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    que é o vetor normal esse cliente a foi
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    pra ela normal como temos aqui pô campo
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    elétrico então pelo ar que atravessa a
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    superfície passe pro atacar
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    não temos que calcular apenas a projeção
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    do vetor velocidade
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    segundo este vetor normal que é
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    simplesmente o produto interno de 20 m
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    que é complemento normal é componente
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    que efetivamente passa o general que é
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    componente nesta direção direção
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    perpendicular à janela vou pagar para
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    não confundir
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    tivemos uma vez irá pedir quarentão
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    entre um volume dentro de casa ou seja
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    para a direita porque porque o público
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    interno os dois vetores pretende 4 e 0
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    têm de que a sociedade e que é normal o
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    movimento de tirar isto design porque é
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    só olha para o que queremos mostrar é
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    seguir por interno é dado pelo modo de
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    ver que buscava simplesmente como v
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    veja o novo módulo do normal veja o
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    ângulo entre os dois que chama teta esse
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    tempo aqui no entanto uma mala um vetor
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    unitário tem norma e portanto fica
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    simplesmente ver com 70 pt ter igual a
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    zero
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    temos 90 entrar para o element preta
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    igual ao piso 2
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    temos que inventar pretende igualmente
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    portanto não passa
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    assim vemos podemos escrever o fluxo de
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    ar como a área vezes a projeção da
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    sociedade veio tarde ano
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    finalmente tivemos uma janela que não é
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    retangular e tivemos uma superfície
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    completamente irregular e ter escrito
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    mais um limite definido esse maldito e
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    marginalizado retangulares tão pequenas
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    quanto nós queremos com áreas 10 e
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    depois fazer integral porque nesse caso
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    o fluxo é igual ou integral do veterano
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    diana 10 2011 dia 10 uma vez área que é
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    10 formada sobre todas as áreas legal em
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    superfície agora para um campo elétrico
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    o fluxo de crédito simplesmente integral
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    à superfície de entrar no dia 10 porque
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    porque agora nós queremos fundo do campo
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    elétrico e não o fluxo do ar que neste
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    caso é o fluxo do vetor velocidade do ar
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    está às vezes também inscreve se na
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    seguinte forma integral em superfície de
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    é interno de hessen sorveu anormal
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    dentro do 10 com um evento com 10 com o
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    vetor de expansão do fluxo de que o
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    fluxo é profissional a magnitude do
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    campo elétrico logo é proporcional ao
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    número de linhas do campo passando pelos
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    suficiência
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    se considerarmos agora uma superfície é
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    fechada em torno de uma carga por
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    exemplo por exemplo temos aqui uma carga
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    que e agora consideramos uma superfície
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    à volta desta casa que obviamente que
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    como o fluxo é proporcional à magnitude
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    e magneto e profissional é o número de
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    linhas ficando então percebemos que o
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    fluxo do campo é tanto maior quanto
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    a carga no seu interior simplesmente
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    pensar no futuro como bandida quantidade
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    de carga no teor de s
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    vamos desenvolver mais estudantes mas
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    quando o creme de calcular o fluxo numa
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    superfície shalan armamento 205 no
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    tensão bilateral fechado não temos esta
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    bola em aqui temos então o nosso fluxo
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    em cada ponto da superfície temos o
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    campo elétrico aponta realmente comuns
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    diz a lei ficou agora vamos conseguir
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    aqui com meu design por gente apresenta
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    uma superfície esférica chinês que
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    aparece redondo mas imaginamos que ter
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    onde imaginamos mais uma dimensão à sua
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    gente
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    temos uma carga que não vai ter nenhuma
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    esfera volta vamos calcular o fluxo do
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    campo elétrico
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    vamos desenvolver dizer que o raio da
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    esfera é uma grande superfície esférica
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    e carga está no centro do campo elétrico
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    é errado porque sobre quatro pief 10 é o
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    quadrado que a distância eo motor é cada
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    um deste ponto da superfície esférica é
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    é um sensor que cunhar aqui com o e
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    absurdo de norman por precau claros o
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    fluxo temos de manter normal
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    paranormal a superfície é precisamente
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    igual ou r para o caso de uma esfera e
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    se quisermos na mostra anterior fizemos
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    é normal anterior é simplesmente me
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    quiser mas nós é entregue sempre é
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    normal superior
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    assim temos que é interno de l é igual a
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    entender tem simplesmente que sobre
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    quatro píeres 10 é rodado por outro lado
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    queremos fazer a inscrição e curvadas
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    fábricas nas quais 10 é igual é cobrado
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    sem teto de tt efe recordando os vídeos
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    calculou hoje é simplesmente por quilo
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    de cumbia e fazer a mudança traria e
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    fazemos uma das variáveis antigos que o
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    fluxo é igual integral superfície
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    fechada de que sobre quatro pf 10 é o
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    colorado verde erro quadrados em tenta
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    detecta df é difícil portanto o grau da
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    superfície
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    tanto integral substituindo aqui já nas
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    variáveis temos entrar na esfera todo
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    portanto o teto é que o angu da cola
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    atitude se entende que o anchieta dizer
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    temos aqui um dado ponto era o teto é
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    externo e o fiel angu desta projeção
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    aqui embaixo
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    tanto o tetravô e em 30 o fiori entre
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    zero e do isp eo teto e em 30 ipp
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    separando temos porque chegou aqui sobre
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    o quadro pf 10 são as constantes falhas
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    do fórum portugal josé sócrates
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    concordam
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    portanto temos um central em 30 api de
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    170 de tete eo véu integral andré do isp
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    df
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    isto é basicamente em graus sobretudo
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    num solo igual 4 pe
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    isso aqui é 4 9% e chegou à aula é que
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    se o 4004 pten bola que sobrou é fazer
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    do fluxo de faculdade
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    a carga sobre as 10 fux é uma medida de
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    carga
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    agora se tivesse provocado uma carga
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    total interior devido a um conjunto
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    carga seu interior gaúcho mas que
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    interior então teríamos obtido pelo
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    princípio do seguro social que o fluxo é
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    igual a entregar superfície de entender
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    10 looks ser igual à carga no seu
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    interior se sobrepuser apesar de termos
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    obtido muito grave apenas por uma
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    superfície esférica e este grau é válido
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    para qualquer superfície chave
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    não vou fazer aqui prova daí pra vocês
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    pensarem mas ainda é considerado em uma
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    superfície fechado arbitrare em torno de
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    1 4 ponto em que analisarem praça
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    infinita e as imagens aqui tão pequenos
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    que quiserem da superfície fechada de
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    entrosamento o poste e quando se fizerem
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    vão perceber que é uma prova puramente
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    métrica reescrevendo o resultado que
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    valeu a pena de escrever escrever várias
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    vezes temos com o fluxo do campo
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    elétrico é igual ao somatório das cargas
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    no seu interior é dividido por 1 0 e
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    este é o tema da gauss é um resultado
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    bastante importante e que permite
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    calcular
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    é campos elétricos com menos facilidade
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    por exemplo do objeto de convênios entre
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    temos ainda expressar esse resultado uma
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    forma diferencial como utilizamos o tema
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    de divergência com integral de
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    superfície de entendê é igual integral
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    do volume da divergência de é dever
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    solar direta que não lê gals
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    encontrarmos um é legal em volume então
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    temos basicamente uma expressão para ele
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    fugisse do campo elétrico ora acontece
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    que sou branco 10 é igual ao integral em
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    volume de ro de vez sobre as 10 como
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    viajar nos vídeos anteriores é carga é
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    igual integral de que podemos descrever
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    o de que como ro dever portanto temos
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    então que o ideal em volume de
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    divergência de é igual a zero tudo
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    integrado em volume de ver como o volume
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    de criação era a vitória e isso implica
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    que são os dois iguais portanto
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    obtivemos que a divergência do é igual a
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    roça o brasil 10 e este é legal se na
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    forma diferencial e correspondeu uma de
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    execuções de março
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    podemos ainda usar que num caso
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    eletrostático campo elétrica - o grande
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    potencial e portanto temos que a
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    divergência de um gradiente é igual ao
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    laplace ano escolar palaciano dever - a
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    paciente veio a roça vai fazer
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    e esta última com o senhor chama
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    execução de possam lá paciente de ver
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    igualmente rocha everton zé é uma
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    execução bastante útil para calcular o
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    potencial elétrico de outros times em
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    coordenadas cartesianas laplace ano é
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    simplesmente o operador corresponde à
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    soma dez privadas por cida segundas
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    derivadas parciais enquanto que a
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    divergência é igual ao produto interno
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    do dólar como o da diretora qual estamos
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    a aplicar o operador sendo que o vetor
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    na lo e de the x t de y ddz ficamos
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    porque é obrigado
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