ГРАФИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

Электрическое поле можно представить в графической форме. Для этого можно измерить или рассчитать напряжённости электрического поля в различных точках и изобразить векторы напряжённости в этих точках. Полученное изображение будет содержать информацию о величине и направлении напряжённости электрического поля в различных точках.

На рисунке показан пример изображения электрического поля точечного положительного заряда (рисунок выполнен без соблюдения масштаба).

Однако такой способ представления полей в графической форме не совсем удобен. Гораздо удобнее изображать электрическое поле с помощью силовых линий.

Силовая линия - это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает по направлению с вектором напряжённости поля в этой точке.

Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных (или в бесконечности). Соответственно силовые линии направлены от положительных зарядов к отрицательным.

Силовые линии принято изображать так, чтобы их густота была больше там, где больше напряжённость электростатического ноля.

Таким образом, если известна картина силовых линий электрического поля, то можно судить о величине и направлении напряжённости поля в различных точках.

Важно отметить, что силовые линии не мо-

гут пересекаться. Это видно из следующего.

Направление напряжённости совпадает с направлением касательной к силовой линии.

Если силовая линия псрссскастся в какой-либо точке с другой силовой линией, то касательные к этим линиям имеют разные направления.

Но напряжённость в любой точке имеет одно определённое направление, иметь два разных направления она не может. Поэтому и невозможно пересечение двух силовых линий.

Наряду с силовыми линиями для графического представления электростатических полей используют эквипотенциальные поверхности, т. с. поверхности, вес точки которых имеют одинаковый потенциал.

Пересечение эквипотенциальной поверхности с плоскостью листа даёт эквипотенциальную линию.

При построении картины поля с помощью эквипотенциальных линий важно, чтобы разность потенциалов между соседними эквипотен- циалями была одинакова для всей картины. Лишь в этом случае картина поля будет корректной.

Силовые линии и эквипотенциали всегда пересекаются под прямым углом.

Если какой-либо заряд перемещается по эквипотенциальной поверхности, то работа электростатических сил равна нулю: А = -<7(ф2 — <р,) = 0, так как на эквипотенциальной поверхности

Ф] = Ф2-

С другой стороны, работа кулоновских сил равна и если заряд перемещается вдоль эквипотенциали, то она равна нулю:

но эго означает, что нулю равен косинус угла между векторами напряжённости и элементарного перемещения. Следовательно, угол между ними равен 90°.

Поскольку перемещение по условию совершается вдоль эквипотенциальной поверхности, то и угол между силовой линией, пересекающей эквипотенциальную поверхность, и поверхностью будет прямой.

Поэтому, построив линию, перпендикулярную всем пересекаемым эквипотенциалям, мы получим силовую линию.

Густота полученных таким образом силовых линий будет выше там, где гуще эквипотенциали. Следовательно, по густоте эквипотенциалей можно судить о напряжённости поля: чем гуще эквипотенциали, тем выше напряжённость поля.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >