§ 20. Лініі напружанасці электрастатычнага поля
Для апісання электрастатычнага поля трэба ведаць як модуль, так і напрамак напружанасці ў кожным яго пункце. Каб наглядна паказваць размеркаванне поля ў прасторы, Фарадэй у 1845 г. прапанаваў спосаб адлюстравання электрычных палёў у выглядзе ўяўных ліній. Іх назвалі лініямі напружанасці або сілавымі лініямі.
Лініі напружанасці — уяўныя накіраваныя лініі, датычныя да якіх у кожным пункце поля супадаюць па напрамку з напружанасцю электрастатычнага поля ў тым жа пункце (гэта значыць з напрамкам электрастатычнай сілы, якая дзейнічае на дадатны зарад) (мал. 111).
Відавочна, што праз любы пункт поля, у якім , можна правесці адну і толькі адну лінію напружанасці. У кожным такім пункце напружанасць мае зусім пэўны напрамак.
На малюнку 112, а паказаны лініі напружанасці палёў, утвораных зарадамі, раўнамерна размеркаванымі па паверхні адасобленых праводных шарыкаў. Напрамак кожнай стрэлкі на малюнку 112, а супадае з напрамкам напружанасці поля. Лініі напружанасці ў першым выпадку накіраваны ад дадатнага зараду ў бясконцасць, а ў другім — з бясконцасці да адмоўнага зараду і заканчваюцца на ім. У электрастатычным полі лініі напружанасці пачынаюцца і заканчваюцца на электрычных зарадах нават тады, калі адным сваім канцом сыходзяць у бясконцасць, дзе і знаходзяцца зарады, якія адсутнічаюць на малюнку.
На малюнку 112, б адлюстраваны лініі напружанасці электрастатычнага поля, створанага двума рознаіменнымі зарадамі, якія знаходзяцца на праводных шарыках і маюць аднолькавыя модулі. Стрэлкі паказваюць напрамкі напружанасці поля ў розных яго пунктах.
На малюнку 112, в паказаны лініі напружанасці электрастатычнага поля двух аднолькава зараджаных шарыкаў.
На малюнку 112, г адлюстравана поле, створанае зарадамі супрацьлеглых знакаў з аднолькавымі модулямі, якія знаходзяцца на дзвюх плоскіх металічных пласцінах, даўжыня якіх значна перавышае адлегласці паміж імі.
Лініі напружанасці такога поля паралельныя адна адной за выключэннем прасторы паблізу краёў пласцін і за межамі іх перакрыцця. Электрастатычнае поле ў цэнтральнай частцы паміж рознаіменна зараджанымі металічнымі пласцінамі з’яўляецца прыкладам аднароднага поля.
Аднароднае электрастатычнае поле — электрастатычнае поле, напружанасць якога ва ўсіх пунктах прасторы аднолькавая.
Электрастатычныя палі, адлюстраваныя на малюнку 112, а–в, з’яўляюцца неаднароднымі, бо ці модуль, ці напрамак (або і тое і другое) напружанасці ў розных пунктах поля розняцца.
Лініі напружанасці электрастатычнага поля не перарываюцца ў прасторы (пры адсутнасці ў ёй электрычных зарадаў), ніколі не перасякаюцца і не датыкаюцца адна да адной.
Каб лініі напружанасці паказвалі не толькі напрамак, але і модуль напружанасці поля, на малюнках іх дамовіліся праводзіць з пэўнай гушчынёй. Лініі напружанасці ідуць густа там, дзе модуль напружанасці поля большы, і радзейшыя там, дзе ён меншы. У аднародным электрастатычным полі гушчыня ліній напружанасці не мяняецца. Карціну ліній напружанасці прынята будаваць так, каб яна, па магчымасці, перадавала сіметрыю адлюстраванага электрастатычнага поля. Колькасць ліній напружанасці, пачаткам або канцом якіх служыць дадзены зарад, прапарцыянальная значэнню гэтага зараду (мал. 113).
1. Што называюць лініямі напружанасці электрастатычнага поля?
2. Якія асаблівасці ліній напружанасці электрастатычнага поля?
3. Як накіраваны лініі напружанасці электрастатычнага поля зараду ў залежнасці ад яго знака? сістэмы двух зарадаў (аднайменных і рознаіменных)?
4. Якое электрастатычнае поле называюць аднародным? Прывядзіце прыклады.