Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике  
ElectricalSchool.info - большой образовательный проект на тему электричества и его использования. С помощью нашего сайта вы не только поймете, но и полюбите электротехнику, электронику и автоматику!
Электрические и магнитные явления в природе, науке и технике. Современная электроэнергетика, устройство электрических приборов, аппаратов и установок, промышленное электрооборудование и системы электроснабжения, электрический привод, альтернативные источники энергии и многое другое.
 
Школа для электрика | Правила электробезопасности | Электротехника | Электроника | Провода и кабели | Электрические схемы
Автоматизация | Тренды, актуальные вопросы | Передовые энергетические технологии | Обучение электриков | Контакты



 

База знаний | Избранные статьи | Эксплуатация электрооборудования | Электроснабжение
Электрические аппараты | Электрические машины | Электропривод | Электрическое освещение

 Школа для электрика / Справочник электрика / Основы электротехники / Линии напряженности электрического поля


 Школа для электрика в Telegram

Линии напряженности электрического поля


Мы не видим электрическое поле, но можем представить его форму с помощью линий.

Линии напряженности электрического поля берут начало от положительных зарядов или простираются от бесконечности, а заканчиваются у отрицательных зарядов или простираются до бесконечности. Количество линий, которые начинаются или заканчиваются зарядом, пропорционально величине этого заряда. Важно помнить, что электрические поля трехмерны.

Линии напряженности электрического поля

Итак, для наглядного графического описания электрического поля, его принято изображать в виде линий напряженности.

Напряженность электрического поля есть градиент потенциала

Из раздела электростатики нам известно, что напряженность электрического поля есть градиент потенциала. То есть вектор E указывает направление наибольшего возрастания электрического потенциала.

Закон Гаусса

Кроме того известен закон Гаусса, входящий в систему уравнений Максвелла и отражающий пропорциональность между потоком напряженности электрического поля сквозь замкнутую поверхность произвольной формы и алгебраической суммой зарядов, расположенных внутри объема, ограниченного этой поверхностью.

Линии поля

Исходя из двух этих установок, можно определить правила, по которым строятся линии напряженности электрического поля. Для начала изобразим точечный заряд, пусть он будет положительным.

Далее построим линии поля так, чтобы они выходили из заряда и всюду были касательными к вектору напряженности E. Таким образом линии поля показывают направление вектора E.

Там где напряженность больше - линии изобразим погуще, там где напряженность меньше — пореже. Имеется ввиду число линий на единицу площади, перпендикулярной к вектору E.

Для уединенного точечного заряда эта площадь с расстоянием возрастает пропорционально квадрату радиуса сферы с зарядом в ее центре.

Поэтому, если количество линий не изменяется, (а оно не изменяется, поскольку линии непрерывны) то и плотность линий с расстоянием будет убывать обратно пропорционально квадрату расстояния от заряда, то есть будет пропорциональна величине поля.

Теперь учтем на рисунке потенциал. Потенциал удобно изобразить в виде эквипотенциальных поверхностей, то есть таких поверхностей, на которых потенциал одинаков.

Поскольку напряженность электрического поля E — это градиент потенциала, то и направление вектора E показывает направление наибыстрейшего возрастания потенциала.

Значит, раз поверхность эквипотенциальная, то вдоль нее вектор E точно не направлен, а направлен он перпендикулярно к эквипотенциальной поверхности. То есть эквипотенциальная поверхность изображается перпендикулярно вектору E и пересекает линию поля под некоторым ненулевым углом.

Если заряд уединенный, то эквипотенциальные поверхности у него сферические, ибо ничего прямые линии поля не искажает.

Электростатическое поле, напряженность, силовые линии

Но если зарядов будет два, то картина окажется иной. Рассмотрим два точечных заряда одинаковых по величине, но различных по знаку.

Для начала задача изображения линий поля решается аналитически, исходя из того, что где напряженность меньше — там линии реже. Вычисляются напряженности и потенциалы, затем делается изображение.

Смотрите также: Электрическое поле, электростатическая индукция, емкость и конденсаторы

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика