1.7. Линии напряжённости электрического поля 25

1.7. Линии напряжённости электрического поля
Как и всякое векторное поле электрическое поле может быть задано путём изображения вектора
напряжённости в необходимых точках в окрестностях заряда. Поле можно представить и аналитически, задав для каждой точки уравнение напряжённости, например в координатной форме. Другой
графический способ изображения поля, обладающий наглядностью, может быть реализован при
изображении линий напряжённости электрических
полей.
Линиями напряжённости электрического поля
называются линии, касательные к которым совпадают по направлению с векторами напряжённости
в соответствующих точках поля. Линиям напряжённости сообщается направление в соответствии
Рис. 1.11. Линии напряжённости
с направлением вектора напряженности в данной
точке (рис.1.11). Как следует из определения, линии напряжённости нигде не пересекаются, они
начинаются или заканчиваются на телах, несущих
на себе электрический заряд.
В качестве примера на рис. 1.12 приведены линии напряжённости электрического поля разноимённых точечных зарядов. Линии напряжённости
электрического поля на положительных зарядах
начинаются, а на отрицательных − заканчиваются.
Рис. 1.12. Линии напряжённости
На рис. 1.13 показана картина электрического
точечных зарядов
поля возникающего от двух разноимённо заряженных одинаковых по модулю зарядов. Такая система зарядов называется электрическим ди-
Рис. 1.13. Электрическое поле диполя [1,3]
полем. Левая часть рисунка получена путём визуализации электрического поля двух разноимённо заряженных шариков в отсутствии вблизи других зарядов и тел. Правая часть ри-
25
сунка представляет собой результат построения картины поля по вышеизложенным правилам, с использованием принципа суперпозиции.
Визуализация электрического поля, создаваемого плоским воздушным конденсатором
(рис. 1.14), представляющим собой две параллельные пластины с размерами, превосходящими расстояние между ними и расположенные в простейшем случае в воздухе. Картина
линий напряжённости показывает, что пластины заряжены разноимённо, т.е. линии напряжённости начинаются на положительной пластине и заканчиваются на пластине, заряженной отрицательно. Внутри конденсатора поле является однородным (линии напряжённости
параллельны друг другу). По периферии обкладок конденсатора за счёт краевых эффектов
поле искажается и перестаёт быль линейным.
Если бы внутри конденсатора линии напряжённости не были бы перпендикулярны поверхности пластин, то возникла бы составr
ляющая вектора E , направленная вдоль пластины, что должно было бы привести к появлению составляющей силы Кулона, параллельной поверхности пластин. В этом случае электрические заряды пришли бы в движение, равновесие зарядов должно было бы нарушиться.
Поскольку такового не наблюдается, то линии
Рис. 1.14. Поле конденсатора [1]
напряжённости внутри конденсатора параллельны друг другу и перпендикулярны поверхности пластин.
26