Linie pola elektrycznego

Elektryczność i magnetyzm - teoria
Brak komentarzy
Drukuj

Aby obrazowo przedstawić rozkład natężenia pola elektrycznego wokół naładowanego ciała, rysujemy wokół niego proste lub zakrzywione linie nazywane liniami pola elektrycznego. Linie te pozwalają nam przedstawiać kierunek i zwrot siły działającej na ładunek umieszczony w pobliżu naładowanego ciała.

linie pola elektrycznego wokół dodatniego i ujemnego ładunku punktowego - rysunek schematyczny - linie pola elektrycznego
a) Linie pola elektrycznego dla dodatniego ładunku punktowego (naładowanej cząstki), skierowane są od tego ładunku (linie te mają swój koniec na odległych ładunkach ujemnych). b) Linie pola elektrycznego dla ujemnego ładunku punktowego, skierowane są do tego ładunku (linie te mają swój początek na odległych ładunkach dodatnich). Większa ilość linii (większe zagęszczenie linii) w pobliżu ładunku ujemnego odzwierciedla większe natężenie pola elektrycznego wokół tego ładunku. Gdyby w punktach oznaczonych kropką umieścić dodatni ładunek próbny, wówczas kierunek i zwrot wektora $\vec{E}$  byłby taki jak pokazano to na rysunku a) i b).

Jak poprawnie rysować linie pola elektrycznego?

Aby prawidłowo przedstawiać pole elektryczne z użyciem linii pola elektrycznego, musisz pamiętać, że:

  • linie pola elektrycznego zawsze wychodzą od ładunku dodatniego (mają tu swój początek) i są zawsze skierowane ku ładunkowi ujemnemu (mają tu swój koniec),
  • w dowolnym punkcie kierunek i zwrot linii pola (gdy linie pola są liniami prostymi) lub stycznej do linii pola (gdy linie pola są liniami zakrzywionymi) wyznacza kierunek i zwrot wektora natężenia pola elektrycznego $\vec{E}$  w tym punkcie,
  • liczba linii pola elektrycznego przypadająca na jednostkę powierzchni jest proporcjonalna do wartości wektora natężenia pola elektrycznego tj. im większe zagęszczenie linii pola, tym większa wartość $\vec{E}$  i odwrotnie tj. im mniejsze zagęszczenie linii pola, tym mniejsza wartość $\vec{E}$ .
linie pola elektrycznego wokół układu dodatnich i ujemnych ładunków punktowych - rysunek schematyczny - linie pola elektrycznego
c) Linie pola elektrycznego dla dwóch jednakowych ładunków punktowych. Ładunki tego samego znaku odpychają się wzajemnie, a więc podobnie “zachowują się” się linie pola. d) Linie pola dla dwóch ładunków punktowych o jednakowych wartościach, ale przeciwnych znakach (tzw. dipol elektryczny). Ładunki tego samego znaku przyciągają się wzajemnie. Zauważ, że w obydwu przypadkach linie pola wraz ze wzrostem odległości od ładunków oddalają się od siebie. Oznacza to, że wraz ze wzrostem odległości od środka ładunku natężenie pola maleje.

Jednorodne i niejednorodne pole elektryczne

Gdy wektory natężenia pola elektrycznego $\vec{E}$  w każdym punkcie przestrzeni wokół naładowanego ciała mają taką samą wartość, kierunek oraz zwrot, to wówczas pole elektryczne wytworzone przez takie ciało, nazywamy jednorodnym. Linie pola dla jednorodnego pola elektrycznego są zawsze względem siebie równoległe. Dodatkowo, odległość pomiędzy nimi jest zawsze taka sama. Gdy wektory $\vec{E}$  mają różną wartość, kierunek i zwrot mówimy wówczas o niejednorodnym polu elektrycznym. W tym przypadku linie pola nie są względem siebie równoległe – linie te ulegają wygięciu w jedną albo w drugą stronę, czyli tak jak pokazuje to rysunek c) oraz d).

Przykładem jednorodnego pola elektrycznego jest pole wytworzane przez naładowane okładki kondensatora płaskiego (pole to jest jednorodne praktycznie w całym obszarze między okładkami tego kondensatora).

kondensator płaski - przekrój - jednorodne pole elektryczne - rysunek schematyczny - linie pola elektrycznego
Jednakowy kierunek i zwrot oraz jednakowa odległość pomiędzy liniami pola elektrycznego w obszarze między okładkami kondensatora płaskiego wskazują, że pole elektryczne w tym obszarze jest polem jednorodnym.

Tagi:

Dodaj komentarz