Графический метод изображения структуры электрических полей. силовые линии

Автор: · Опубликовано · Обновлено

Свойства физических тел и объектов описываются физическими величинами. Одной из таких величин для электрического поля является напряженность.

В соответствии с ранее сформулированным определением она описывает силовое действие поля на заряженные тела в определенной точке электрического поля. Если поле неоднородное, то напряженность в разных точках поля разная.

И для того, чтобы описать свойства поля во многих точках, необходимо подать большое количество значений напряженности. Это усложняет изучение поля и мешает созданию в воображении человека представления о поле в каждом конкретном случае.

Напряженность электрического поля — его силовая характеристика.

Лучше представлять структуру электрического поля помогает графический метод. В основе графического метода представления структуры электрического поля лежат реальные явления, которые можно наблюдать в опытах.

Пусть в электрическое поле положительно заряженного шарика внесена маленькая частичка вещества, также имеющая положительный заряд. Если эта частичка свободна и действие гравитационного поля незначительное, то под воздействием электрической силы она будет двигаться от шарика.

Подобное будет наблюдаться в любой точке поля заряженного шарика (рис. 4.20).

Изобразив траектории движения многих положительно заряженных частичек, находящихся в электрическом поле, и указав на них направление действующей силы, получим картину, которая называется спектром этого поля.

Линии, образующие спектр электрического поля, называют линиями напряженности электрического поля, или силовыми линиями.

Понятие силовой линии впервые ввел в науку М. Фарадей на основании знаний, полученных в ходе экспериментальных исследований.

Опыты, известные М. Фарадею, можно осуществить в современных условиях.

Возьмем металлический проводник с прикрепленными к нему бумажными полосками и соединим его с кондуктором электрофорной машины. Если приведем ее в действие, то все полоски бумаги разойдутся в разные стороны вследствие взаимного отталкивания (рис. 4.21).

Результаты этого опыта (и подобных ему) позволяют построить спектр электрического поля отдельно взятого заряженного тела. Он показан на рис.

4.22. Стрелки на силовых линиях показывают направление силы, которая будет действовать на положительно заряженное тело, находящееся в данной точке поля.

Поэтому силовые линии «выходят» из положительно заряженного тела и «входят» в отрицательно заряженное тело (рис. 4.22).

При этом следует помнить, что они «выходят» и «входят» перпендикулярно поверхности тела.

Линии напряженности электрического поля перпендикулярны поверхности заряженного тела в тех точках, где они начинаются.

Возьмем два металлических проводника с бумажными полосками и соединим их с кондукторами электрофорной машины. Приведем в действие электрофорную машину и увидим, что бумажные полоски начнут притягиваться друг к другу (рис. 4.23).

Соответственно, поле двух разноименно заряженных тел будет иметь спектр, изображенный на рис. 4.24.

Криволинейная форма линий напряженности объясняется тем, что на положительно заряженную частичку действуют две силы со стороны каждого тела. Равнодействующая этих сил в каждой точке поля является касательной к линиям напряженности.

Линии, касательные к которым в любой точке показывают направление силы, действующей на положительно заряженное точечное тело, называются силовыми линиями.

Направления сил, которые будут действовать в разных точках поля двух заряженных тел, показаны на рис. 4.25.

Поскольку линии напряженности всегда перпендикулярны поверхности, то спектры полей тел различной формы будут разными (рис. 4.26).

Электростатика | силовые линии электрического поля


Также можно почитать…

Метки:

Читайте также: