Силовые линии. Эквипотенциальные поверхности
Электрическое поле можно пред-ставить в графической форме. Для этого можно измерить или рассчитать напряжённости электрического поля в различных точках и изобразить эти векторы напряжённости. Полученное изображение будет содержать инфор-мацию 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 элект-рическое 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. Соответственно силовые линии направлены от положительных зарядов к отрицательным. Силовые линии принято изображать так, чтобы их густота была больше там, где больше напряжённость электростати-ческого поля. Таким образом, если известна картина силовых линий электри-ческого поля, то можно судить о величине и направлении напря-жённости поля в различных точ-ках. Важно отметить, что силовые линии не могут пересекаться. Это видно из следующего. Направление напряжённости совпадает с направлением каса-тельной к силовой линии, прохо-дящей через эту точку. Если силовая линия, проходя-щая через эту точку, пересекается другой силовой линией, то касательные к этим линиям имеют разные направления. Поскольку напряжённость в любой точке имеет определённое направление, постольку невозможно и пересечение двух сило-вых линий. Наряду с силовыми линиями для графического пред-ставления электростатических полей используют эквипотен-циальные поверхности, т. е. поверхности, все точки которых имеют одинаковый потенциал. Пересечение эквипотенциальной поверхности с плоскостью листа даёт эквипотенциальную линию. Если построить картину эквипотенциальных линий, в которой разность потенциалов между соседними эквипотенциалями оди-накова для всей картины, можно получить наглядное пред-ставление о электростатическом поле. Знание картины эквипотенциальных линий позволяет по-строить и картину силовых линий. Это видно из следующего. Если какой-либо заряд перемещается по эквипотенциальной поверхности, то работа электростатических сил равна нулю A =-q(j2-j1) = 0, так как на эквипотенциальной поверхности j1 = j2. С другой стороны, работа кулоновских сил равна , и если заряд перемещается вдоль эквипотенциали, то она равна нулю: ; но это означает, что нулю равен косинус угла между векторами напряжённости и элементарного перемещения. Следовательно, угол между ними должен быть равен 90о. Поскольку перемещение, по усло-вию, совершается вдоль эквипотен-циальной поверхности, то и угол между силовой линией, пересекаю-щей эквипотенциальную поверхность, и поверхностью – прямой. Отсюда следует важное свойство эквипотенциальной поверхности: эк-випотенциальная поверхность всегда перпендикулярна пересекающим её силовым линиям электро-статического поля. Таким образом, построив линию, перпендикулярную всем пересекаемым эквипотенциалям, мы получим силовую линию. Густота полученных таким образом силовых линий будет выше там, где гуще расположены эквипотенциали. Следова-тельно, по густоте эквипотенциалей можно судить о напряжён-ности поля – чем гуще эквипотенциали, тем выше напряжённость поля.
Популярное: Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (8325)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |