Что такое силовые линии электрического поля
Перейти к содержимому

Что такое силовые линии электрического поля

  • автор:

Силовые линии электрического поля

Электрическое поле изображают с помощью силовых линий.

Силовые линии указывают направление силы, действующей на положительный заряд в данной точке поля.

Силовые линии электрического поля

Свойства силовых линий электрического поля

  • Силовые линии электрического поля имеют начало и конец. Они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
  • Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны поверхности проводника.
  • Распределение силовых линий электрического поля определяет характер поля. Поле может быть радиальным (если силовые линии выходят из одной точки или сходятся в одной точке), однородным (если силовые линии параллельны) и неоднородным (если силовые линии не параллельны).
Силовые линии электрического поля
См. также
Разделы
Калькулятор
Для ссылки на
Формулы и расчеты
используйте этот баннер

< a
href = «http://www.fxyz.ru/»
title = «Формулы и расчеты» >
< img
src = «http://www.fxyz.ru/data/img/fxyz-88×31.png»
alt = «Формулы и расчеты» />

Copyright © FXYZ.ru, 2007 — 2023. Мобильная версия | Случайная статья Образовательные сайты | рассказать другу | карта сайта

Силовые линии

линии, проведённые в каком-либо силовом поле (электрическом, магнитном, гравитационном), касательные к которым в каждой точке пространства совпадают по направлению с вектором, характеризующим данное поле (напряжённостью электрического или гравитационного полей, магнитной индукцией). Изображение силовых полей с помощью С. л. — частный случай изображения любых векторных полей (См. Векторное поле) с помощью линий тока (См. Линии тока). Т. к. напряжённости полей и магнитная индукция — однозначные функции точки, то через каждую точку пространства может проходить только одна С. л. Густота С. л. обычно выбирается так, чтобы через единичную площадку, перпендикулярную к С. л., проходило число С. л., пропорциональное напряжённости поля (или магнитной индукции) на этой площадке. Т. о., С. л. дают наглядную картину распределения поля в пространстве: густота С. л. и их направление характеризуют величину и направление напряжённости поля. С. л. электростатического поля всегда незамкнуты: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных (или уходят на бесконечность). С. л. вектора магнитной индукции всегда замкнуты, т. е. магнитное поле является вихревым. Железные опилки, помещенные в магнитное поле, выстраиваются вдоль С. л.; благодаря этому можно экспериментально определять вид С. л. магнитной индукции. Вихревое электрическое поле, порождаемое изменяющимся магнитным полем, также имеет замкнутые С. л.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Силовые линии» в других словарях:

  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — линии, мысленно проведённые в к. л. силовом поле (электрич.. магнитном, тяготения) так, что в каждой точке поля направление касательной к линии совпадает с направлением напряжённости поля (магнитной индукции в случае магнитного поля). Через… … Большой энциклопедический политехнический словарь
  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — электрических и магнитных полей линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряженности электрического или соответствующего магнитного поля; качественно характеризуют распределенние электромагнитного поля в… … Большой Энциклопедический словарь
  • Силовые линии — Силовые линии интегральные кривые для векторного поля (сил). Силовые линии электрического поля перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям, а, значит, и к линиям равного потенциала. Их направление от «+» к « ». Метод силовых линий в… … Википедия
  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — СИЛОВЫЕ ЛИНИИ, линии в ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ или МАГНИТНОМ ПОЛЕ, чье направление в любой точке направлено внутрь поля … Научно-технический энциклопедический словарь
  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — воображаемые линии, к рые проводят для изображения к. л. силового поля (электрич., магн., гравитац.). С. л. располагаются т. о., что касательные к ним в каждой точке пр ва совпадают по направлению с вектором, характеризующим данное поле… … Физическая энциклопедия
  • силовые линии — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN lines of force … Справочник технического переводчика
  • силовые линии — электрического и магнитного полей, линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением напряжённости электрического или соответственно магнитного поля; качественно характеризуют распределение электромагнитного поля в… … Энциклопедический словарь
  • СИЛОВЫЕ ЛИНИИ — электрич. и магн. полей, линии, касательные к к рым в каждой точке поля совпадают с направлением напряжённости электрич. или соотв. магн. поля; качественно характеризуют распределение эл. магн. поля в пространстве. С. л. только наглядный способ… … Естествознание. Энциклопедический словарь
  • Силовые линии (значения) — Силовые линии интегральные кривые для векторного поля (сил). Силовые линии электрического поля перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям, а, значит, и к линиям равного потенциала. Их направление от «+» к « ». Метод силовых линий в… … Википедия
  • силовые линии магнитного поля — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN magnetic flux … Справочник технического переводчика
  • силовые линии магнитного потока — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN lines of flux … Справочник технического переводчика

Силовые линии

Силовы́е ли́нии — линии, проведенные в каком-либо силовом поле (электрическом, магнитном, гравитационном), касательные к которым в каждой точке поля совпадают по направлению с вектором, характеризующим данное поле (вектор напряженности электрического или гравитационного полей, вектор магнитной индукции). Силовые линии — только наглядный способ изображения силовых полей. Впервые понятие «силовые линии» для электрических и магнитных полей ввел М.Фарадей.

Так как напряженности полей и магнитная индукция — однозначные функции точки, то через каждую точку пространства может проходить только одна силовая линия. Густота силовых линий обычно выбирается так, чтобы число силовых линий, пересекающих единичную площадку, перпендикулярную к силовым линиям, было пропорционально напряженности поля (или магнитной индукции) на этой площадке. Таким образом, силовые линии дают наглядную картину распределения поля в пространстве, характеризуя величину и направление напряженности поля.

Силовые линии электростатического поля всегда незамкнуты: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных (или уходят на бесконечность). Силовые линии нигде не пересекаются, так как в каждой точке поля его напряженность имеет одно единственное значение и определенное направление. Густота силовых линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность поля больше.

Силовые линии электрического поля в пространстве между двумя положительными зарядами расходятся; можно указать нейтральную точку, в которой поля сил отталкивания обоих зарядов гасят друг друга.

Силовые линии одиночного заряда представляют собой радиальные прямые, которые расходятся от заряда лучами, подобно силовым линиям гравитационного поля точечной массы или шара. Чем дальше от заряда, тем меньше густота линий — это иллюстрирует ослабление поля с увеличение расстояния.

Силовые линии, исходящие от заряженного проводника неправильной формы, сгущаются вблизи любого выступа или острия, вблизи вогнутостей или полостей густота силовых линий уменьшается.

Если силовые линии исходят от положительно заряженного острия, находящегося вблизи отрицательно заряженного плоского проводника, то они сгущаются вокруг острия, где поле очень сильное, и расходятся в большую область вблизи плоскости, на которой оканчиваются, входя в плоскость перпендикулярно.

Электрическое поле в пространстве между параллельными заряженными пластинами однородно. Линии напряженности в однородном электрическом поле параллельны друг другу.

Если в силовое поле попадает частица, например электрон, то он под действием силового поля приобретает ускорение, и направление его движения не может точно следовать по направлению силовых линий, он будет двигаться в направлении вектора количества движения.

Магнитное поле характеризуют линии магнитной индукции, в любой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной.

Линии магнитной индукции магнитного поля прямого проводника с током представляют собой окружности, лежащие в плоскостях, перпендикулярных проводнику. Центры окружности находятся на оси проводника. Силовые линии вектора магнитной индукции всегда замкнуты, т. е. магнитное поле является вихревым. Железные опилки, помещенные в магнитное поле, выстраиваются вдоль силовых линий; благодаря этому можно экспериментально определять вид силовых линий магнитной индукции. Вихревое электрическое поле, порождаемое изменяющимся магнитным полем, также имеет замкнутые силовые линии.

Силовые линии электрического поля

Электрическое поле изображают с помощью силовых линий. Силовые линии указывают направление силы, действующей на положительный заряд в данной точке поля.

Свойства силовых линий электрического поля

  • Силовые линии электрического поля имеют начало и конец. Они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.
  • Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны поверхности проводника.
  • Распределение силовых линий электрического поля определяет характер поля. Поле может быть радиальным (если силовые линии выходят из одной точки или сходятся в одной точке), однородным(если силовые линии параллельны) и неоднородным (если силовые линии не параллельны).

Плотность заряда — это количество заряда, приходящееся на единицу длины, площади или объёма, таким образом определяются линейная, поверхностная и объемная плотности заряда, которые измеряются в системе СИ: в Кулонах на метр (Кл/м), в Кулонах на квадратный метр (Кл/м²) и в Кулонах на кубический метр (Кл/м³), соответственно. В отличие от плотности вещества, плотность заряда может иметь как положительные, так и отрицательные значения, это связано с тем, что существуют положительные и отрицательные заряды. Линейная, поверхностная и объемная плотности заряда, обозначаются обычно функциями ,и, соответственно, где— эторадиус-вектор. Зная эти функции мы можем определить полный заряд:

§5 Поток вектора напряженности

Определим поток вектора через произвольную поверхность dS,— нормаль к поверхности.α — угол между нормалью и силовой линией вектора. Можно ввести вектор площади.ПОТОКОМ ВЕКТОРАназывается скалярная величина ФЕ равная скалярному произведению вектора напряженности на вектор площадиДля однородного поля Для неоднородного поля где — проекцияна,— проекцияна. В случае криволинейной поверхности S ее нужно разбить на элементарные поверхности dS, рассчитать поток через элементарную поверхность, а общий поток будет равен сумме или в пределе интегралу от элементарных потоков где — интеграл по замкнутой поверхности S (например, по сфере, цилиндру, кубу и т.д.) Поток вектора является алгебраической величиной: зависит не только от конфигурации поля, но и от выбора направления. Для замкнутых поверхностей за положительное направление нормали принимается внешняя нормаль, т.е. нормаль, направленная наружу области, охватываемой поверхностью. Для однородного поля поток через замкнутую поверхность равен нуля. В случае неоднородного поля . 3. Напряженность электростатического поля, создаваемого равномерно заряженной сферической поверхностью. Пусть сферическая поверхность радиуса R (рис. 13.7) несет на себе равномерно распределенный заряд q, т.е. поверхностная плотность заряда в любой точке сферы будет одинакова.

  1. Заключим нашу сферическую поверхность в симметричную поверхность S с радиусом r>R. Поток вектора напряженности через поверхность S будет равен

По теореме Гаусса Следовательно

(13.8)
  1. Для точек, находящихся на поверхности заряженной сферы радиуса R, по аналогии с вышеприведенным уравнением, можно написать
(13.9)
  • Проведем через точку В, находящуюся внутри заряженной сферической поверхности, сферу S радиусом гСледовательно, по теореме Гаусса,и напряженность электростатического поля внутри полой равномерно заряженной сферы будет равна нулю. Зависимость напряженности поля заряженной сферы от расстояния r приведена на рис. 13.8.
  • 2. Электростатическое поле шара. Пусть имеем шар радиуса R, равномерно заряженный с объемной плотностью . В любой точке А, лежащей вне шара на расстоянии r от его центра (r>R), его поле аналогично полю точечного заряда , расположенного в центре шара. Тогда вне шара

    (13.10)

    а на его поверхности (r=R)

    (13.11)

    В точке В, лежащей внутри шара на расстояний r от его центра (r>R), поле определяется лишь зарядом , заключенным внутри сферы радиусом r. Поток вектора напряженности через эту сферу равен с другой стороны, в соответствии с теоремой Гаусса Из сопоставления последних выражений следует

    (13.12)

    где— диэлектрическая проницаемость внутри шара. Зависимость напряженности поля, создаваемого заряженной сферой, от расстояния до центра шара приведена на (рис.13.10) 3. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной прямолинейной нити (или цилиндра). Предположим, что полая цилиндрическая поверхность радиуса R заряжена с постоянной линейной плотностью . Проведем коаксиальную цилиндрическую поверхность радиуса Поток вектора напряженности через эту поверхность По теореме Гаусса Из последних двух выражений определяем напряженность поля, создаваемого равномерно заряженной нитью:

    (13.13)

    4. Напряженность поля, создаваемого, бесконечной равномерно заряженной плоскостью. Пусть плоскость имеет бесконечную протяженность и заряд на единицу площади равен σ. Из законов симметрии следует, что поле направлено всюду перпендикулярно плоскости, и если не существует никаких других внешних зарядов, то поля по обе стороны плоскости должны быть одинаковы. Ограничим часть заряженной плоскости воображаемым цилиндрическим ящиком, таким образом, чтобы ящик рассекался пополам и его образующие были перпендикулярны, а два основания, имеющие площадь S каждое, параллельны заряженной плоскости (рис 1.10). Суммарный поток вектора; напряженности равен вектору , умноженному на площадь S первого основания, плюс поток векторачерез противоположное основание. Поток напряженности через боковую поверхность цилиндра равен нулю, т.к. линии напряженности их не пересекают. Таким образом,С другой стороны по теореме Гаусса Следовательно но тогда напряженность поля бесконечной равномерно заряженной плоскости будет равна

    (13.14)

    В это выражение не входят координаты, следовательно электростатическое поле будет однородным, а напряженность его в любой точке поля одинакова. 5. Напряженность поля, создаваемого двумя бесконечными параллельными плоскостями, заряженными разноименно с одинаковыми плотностями. Как видно из рисунка 13.13, напряженность поля между двумя бесконечными параллельными плоскостями, имеющими поверхностные плотности зарядов и, равны сумме напряженностей полей, создаваемых пластинами, т.е. Таким образом,

    (13.15)

    Вне пластины векторы от каждой из них направлены в противоположные стороны и взаимно уничтожаются. Поэтому напряженность поля в пространстве, окружающем пластины, будет равна нулю Е=0.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *