§ 15.3. Линии напряженности электрического поля.

Чтобы изобразить электрическое поле в пространстве, окружающем заряд можно воспользоваться векторами напряженности (рис. 15.3): Такой способ изображения требует много времени и не всегда удобен. Фарадей предложил изображать поле силовыми линиями, которые в дальнейшем мы будем называть линиями напряженности. Одна из таких линий проведена через точку А так, что вектор Е направлен вдоль нее. Проведя таким способом ряд прямых от заряда получим изображение поля линиями напряженности (рис. 15.4).

Чтобы различить изображения полей положительного и отрицательного зарядов, линию напряженности считают направленной в ту сторону, куда указывает вектор напряженности Е.

Тогда поля положительного и отрицательного зарядов будут отличаться направлением линий напряженности (рис. 15.4).

Рис. 15.3.

Рис. 15.4.

Более сложно провести линии напряженности, когда поле создано несколькими зарядами, например двумя. Провести линию так, чтобы векторы напряженности, изображенные в каждой ее точке, целиком лежали на ней, в большинстве случаев нельзя. Зато всегда можно провести кривую линию так, чтобы векторы напряженности везде были касательными к ней. Одна такая линия проведена через точку М на рис. 15.5, где показаны векторы напряженности поля двух равных разноименных зарядов. (Подумайте, почему через каждую точку поля указанным способом можно провести только одну линию.)

Рис. 15.5,

Итак, линией напряженности называется такая линия, в каждой точке которой вектор напряженности поля направлен по касательной. На рис. 15.6 и 15.7 линиями напряженности изображены поля равных по величине разноименных и одноименных зарядов.

Графически изображая поле, следует помнить, что линии напряженности электрического поля:

1) нигде не пересекаются друг с другом;

2) имеют начало на положительном заряде (или в бесконечности

и конец на отрицательном (или в бесконечности), т. е. являются незамкнутыми линиями;

3) между зарядами нигде не прерываются.

Картина поля, изображенная линиями напряженности, будет наглядней, если условиться чертить эти линии гущё там, где напряженность поля больше. Итак, плотность линий напряженности должна быть пропорциональна Е.

Рис. 15.6.

Рис. 15.7.

При расчетах условно считают, что через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно линиям напряженности, проходит количество линий, которое численно равно Е в том месте. где находится эта поверхность. (Подумайте, где на рис. 15.6 и 15.7 напряженность больше и как направлен вектор напряженности в трех произвольно выбранных точках поля на каждом из рисунков.)