Графический метод изображения структуры электрических полей. Силовые линии

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.

Рис. 4.20. Одноименно заряженные тела отталкиваются и движутся вдоль пря­мых линий

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.

Рис. 4.21. Бумажные полоски на заря­женном шаре

Рис. 4.22. Силовые линии поля заря­женных тел

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. Материал с сайта http://worldof.school

Рис. 4.23. Бумажные полоски на раз­ноименно заряженных шарах показыва­ют форму силовых линий

Рис. 4.24. Графическое изображение элект­рического поля разноименно заряжен­ных шаров

Рис. 4.25. Электрическая сила направ­лена по касательной к силовой линии

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).

Рис. 4.26. Линии напряженности тел различной формы

На этой странице материал по темам:

• Определение графическое изображение электрических полей

• Графическое изображение электрического поля с помощью линий напряженности

• Графическое изображение электрического поля свойства линий

• Изображение гравитации графически физика

• Спектры эл. полей различных заряжённых тел

Вопросы по этому материалу:

• Какие преимущества графического метода перед числовым?

• Как определяется направление линий напряженности поля?

• Где начинаются и где заканчиваются линии напряженности электрического поля?

• Как размещены линии напряженности относительно повер­хности заряженного тела?

• Какой ученый предложил использовать линии напряженности электрического поля?