Графическое изображение электрических полей

Линией вектора напряженности или силовой линией называют линию, в каждой точке которой вектор напряженности электрического поля направлен по касательной к ней. Так как касательная определяет два взаимно противоположных направления, то силовой линии приписывают определенное направление, отмечая его на рисунке стрелкой.

На рисунке 22.1.3а изображена силовая линия некоторого электрического поля.

Выберем на этой линии произвольные точки А, В и С (Рис.22.1.3б).

Для того, чтобы указать векторы напряженности , , в этих точках, проведем векторы, касательные к этим точкам, причем начала каждого из этих векторов должны находиться в соответствующих точках (Рис.22.2.3в).

Вопрос о величинах , , рассматривать пока не будем.

Чтобы при помощи силовых линий изобразить не только направление, но и величину напряженности поля (качественно), условились на графическом изображении поля проводить силовые линии так с определенной густотой, а именно так, чтобы число силовых линий, проходящих через единицу поверхности, перпендикулярной к силовым линиям, было пропорциональным величине напряженности поля в данном месте.

Изображая силовые линии поля, мы получаем своеобразное графическое изображение, которое наглядно показывает, как напряженность поля изменяется в пространстве.

На рисунке 22.1.4 изображена плоская картина части некоторого электрического поля. Из рисунка видно, что величина напряженности поля в точках, принадлежащих плоскости 1, меньше величины напряженности поля, принадлежащих плоскости 2. если эти точки находятся на одной силовой линии.

При графическом построении изображения электростатическихических полей с помощью силовых линий нужно руководствоваться следующими соображениями:

1. силовые линии всегда разомкнуты, они начинаются положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных зарядах или уходят на бесконечность от положительных зарядов, или входят из бесконечности в отрицательные заряды;
2. силовые линии никогда не пересекаются, т.к. их пересечение означало бы наличие в точке пересечения двух различных направлений одного и того же вектора напряженности, направленного по касательной к ним, что не имеет смысла;
3. чем гуще располагаются силовые линии, тем больше напряженность поля в этом месте; при этом силовые линии не могут сливаться, т.к. это означало бы бесконечно большую величину напряженности поля.

Поле, изображенное не рисунке 22.1.4 это пример неоднородного поля, т.е. поля с переменной от точки к точке напряженностью.

Такие поля изображаются или кривыми силовыми линиями (Рис.22.1.5а), или непараллельными прямыми (Рис.22.1.5б), или параллельными прямыми, но расположенными с разной густотой (Рис.22.1.5в).

Однако очень часто встречается случай, когда с какой-то области пространства создается однородное электрическое поле.

Поле, в каждой точке которого вектор напряженности постоянный по величине а направлению ( =const), называется однородным.

Силовые линии однородного электрического поля представляют собой параллельные прямые, распределенные по пространству с одинаковой густотой, т.е. отстоящие друг от друга на равных расстояниях.