Линии напряжённости электрического поля

Поле можно попробовать представить наглядно, рисуя в каждой точке пространства векторы напряжённости поля от каждого точечного заряда-источника (или малого элемента протяжённого заряженного тела), а затем их складывая. Очевидно, такая процедура, хотя принципиально всегда и осуществима, но практически весьма долгая и утомительная даже в случае поля всего двух точечных зарядов. Пример такой деятельности представлен на рис. 1.2. Там же проведены и так называемые «силовые линии» (или «линии напряжённости») – линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряжённости в данной точке. Они помогают представить структуру электрического поля – его направление и величину в разных точках пространства. О величине судят при этом по «густоте» силовых линий в данной области пространства, т. е. по их количеству, отнесённому к площади «пронзаемой» поверхности. Скоро мы уточним это понятие.

Майкл Фарадей, которому и принадлежит идея использования силовых линий, предложил быстрый способ складывать множество векторов. Он предложил строить картину силовых линий экспериментально, используя огромное количество мелких диэлектрических частичек-стрелок, которые ориентируются в каждой точке пространства вдоль вектора («по полю») быстро и «самостоятельно».

На рис. 1.2 приведены картины силовых линий поля одиночного точечного заряда – a (для положительного они направлены радиально от заряда); двух разноимённых б, одинаковых по модулю зарядов; поля между двумя плоскопараллельными разноимённо заряженными пластинами – в. В последнем случае вдали от краёв этих пластин мы имеем дело с т. н. однородным полем. Электрическое поле называется однородным, если его напряжённость одинакова во всех точках пространства. Силовые линии однородного поля – равноотстоящие друг от друга параллельные прямые.

v Сделаем несколько важных замечаний о силовых линиях электростатического поля