« ฟิสิกส์ - เกรด 10 "

ตัวกลางที่ดำเนินการโต้ตอบของค่าใช้จ่ายคืออะไร?
จะทราบได้อย่างไรว่าสองฟิลด์ใดแข็งแกร่งกว่า แนะนำวิธีเปรียบเทียบฟิลด์

ความแรงของสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าตรวจพบโดยแรงที่กระทำต่อประจุ เป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าเรารู้ทุกอย่างที่เราต้องการเกี่ยวกับสนามถ้าเรารู้ว่าแรงที่กระทำต่อประจุใด ๆ ที่จุดใด ๆ ในสนาม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องแนะนำลักษณะเฉพาะของสนามซึ่งความรู้ดังกล่าวจะช่วยให้เราสามารถกำหนดพลังนี้ได้

หากเราวางวัตถุที่มีประจุขนาดเล็กไว้ที่จุดเดียวกันของสนามและวัดแรง จะพบว่าแรงที่กระทำต่อประจุจากสนามนั้นเป็นสัดส่วนโดยตรงกับประจุนี้ อันที่จริง ให้ฟิลด์ถูกสร้างขึ้นโดยจุดชาร์จ q 1 . ตามกฎของคูลอมบ์ (14.2) แรงที่เป็นสัดส่วนกับประจุ q กระทำต่อประจุแบบจุด q ดังนั้นอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุที่วางอยู่ที่จุดที่กำหนดของสนามต่อประจุนี้สำหรับแต่ละจุดของสนามจึงไม่ขึ้นอยู่กับประจุและถือได้ว่าเป็นคุณลักษณะของสนาม

อัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุแบบจุดที่วางอยู่ที่จุดที่กำหนดในสนามต่อประจุนี้เรียกว่า ความแรงของสนามไฟฟ้า.

เหมือนพลังความแรงของสนาม - ปริมาณเวกเตอร์; มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร:

ดังนั้น แรงที่กระทำต่อประจุ q จากสนามไฟฟ้าจึงเท่ากับ:

ถาม (14.8)

ทิศทางของเวกเตอร์จะเหมือนกับทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุบวกและตรงข้ามกับทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุลบ

หน่วยของความตึงเครียดใน SI คือ N/Cl

เส้นแรงของสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าไม่ส่งผลต่ออวัยวะรับความรู้สึก เราไม่เห็นเขา อย่างไรก็ตาม เราสามารถเข้าใจถึงการกระจายของสนามได้ ถ้าเราวาดเวกเตอร์ความแรงของสนามที่จุดต่างๆ ในอวกาศ (รูปที่ 14.9, a) รูปภาพจะมองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นหากคุณวาดเส้นต่อเนื่องกัน

เส้น แทนเจนต์ที่แต่ละจุดที่ตรงกับเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า เรียกว่า เส้นแรงหรือ เส้นความแรงของสนาม(รูปที่ 14.9 ข)

ทิศทางของเส้นสนามทำให้คุณสามารถกำหนดทิศทางของเวกเตอร์ความแรงของสนามที่จุดต่างๆ ในสนาม และความหนาแน่น (จำนวนเส้นต่อหน่วยพื้นที่) ของเส้นสนามจะแสดงจุดที่ความแรงของสนามมากกว่า ดังนั้น ในรูปที่ 14 10-14.13 ความหนาแน่นของเส้นสนามที่จุด A มากกว่าที่จุด B เป็นที่แน่ชัดว่า A > B

เราไม่ควรคิดว่าเส้นความตึงเครียดมีอยู่จริงเช่นเส้นด้ายหรือเชือกยางยืดที่ยืดออกตามที่ฟาราเดย์สันนิษฐานไว้ เส้นความตึงเครียดช่วยให้เห็นภาพการกระจายของสนามในอวกาศเท่านั้น พวกมันไม่มีจริงมากไปกว่าเส้นเมอริเดียนและเส้นขนานบนโลก

เส้นฟิลด์สามารถมองเห็นได้ หากผลึกรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าของฉนวน (เช่น ควินิน) ผสมกันอย่างดีในของเหลวหนืด (เช่น ในน้ำมันละหุ่ง) และวางวัตถุที่มีประจุไว้ที่นั่น จากนั้นผลึกจะเรียงเป็นโซ่ตามเส้นของ ความเครียด.

ภาพแสดงตัวอย่างเส้นแรงดึง: ลูกบอลที่มีประจุบวก (ดูรูปที่ 14.10), ลูกบอลที่มีประจุตรงข้ามสองลูก (ดูรูปที่ 14.11), ลูกบอลที่มีประจุเหมือนกันสองลูก (ดูรูปที่ 14.12), แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นที่มีประจุเท่ากันในโมดูลัส และตรงข้ามกับเครื่องหมาย (ดูรูปที่ 14.13) ตัวอย่างสุดท้ายมีความสำคัญอย่างยิ่ง

รูปที่ 14.13 แสดงว่าในช่องว่างระหว่างแผ่นเปลือกโลก เส้นแรงโดยทั่วไปจะขนานกันและอยู่ห่างจากกันเป็นระยะทางเท่ากัน สนามไฟฟ้าที่นี่จะเท่ากันทุกจุด

สนามไฟฟ้าที่มีความเข้มเท่ากันทุกจุดเรียกว่า เป็นเนื้อเดียวกัน.

ในพื้นที่จำกัด สนามไฟฟ้าถือได้ว่ามีความสม่ำเสมอโดยประมาณ หากความแรงของสนามภายในบริเวณนี้เปลี่ยนแปลงไปเพียงเล็กน้อย

เส้นแรงของสนามไฟฟ้าไม่ปิด เริ่มจากประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ เส้นแรงจะต่อเนื่องและไม่ตัดกัน เนื่องจากจุดตัดจะหมายถึงไม่มีทิศทางที่แน่นอนของความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุดที่กำหนด

ในพื้นที่รอบ ๆ ประจุที่เป็นแหล่งกำเนิด เป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณของประจุนี้ และผกผันกับกำลังสองของระยะทางจากประจุนี้ ทิศทางของสนามไฟฟ้าตามกฎที่ยอมรับมักจะมาจากประจุบวกไปสู่ประจุลบ สิ่งนี้สามารถแสดงได้เสมือนว่าประจุทดสอบถูกวางไว้ในพื้นที่ว่างของสนามไฟฟ้าของแหล่งกำเนิด และประจุทดสอบนี้จะขับไล่หรือดึงดูด (ขึ้นอยู่กับเครื่องหมายของประจุ) สนามไฟฟ้ามีลักษณะเฉพาะคือ ความแรง ซึ่งเป็นปริมาณเวกเตอร์ สามารถแสดงแบบกราฟิกเป็นลูกศรที่มีความยาวและทิศทาง ทิศทางของลูกศรบ่งชี้ทิศทางของความแรงของสนามไฟฟ้า อีหรือเพียงแค่ - ทิศทางของสนามและความยาวของลูกศรเป็นสัดส่วนกับค่าตัวเลขของความแรงของสนามไฟฟ้าในที่นี้ พื้นที่ที่ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดของสนาม (ชาร์จ Q) ยิ่งความยาวของเวกเตอร์ความเข้มน้อยเท่าใด นอกจากนี้ ความยาวของเวกเตอร์จะลดลงตามระยะทางถึง นครั้งจากที่ใดที่หนึ่งใน น 2ครั้ง นั่นคือ แปรผกผันกับกำลังสอง

วิธีที่มีประโยชน์มากกว่าในการแสดงภาพธรรมชาติเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าคือการใช้แนวคิดเช่นหรือเพียงแค่เส้นแรง แทนที่จะแสดงภาพลูกศรเวกเตอร์จำนวนนับไม่ถ้วนในอวกาศรอบๆ ประจุจากแหล่งกำเนิด มันกลับกลายเป็นว่ามีประโยชน์ในการรวมพวกมันเป็นเส้น โดยที่เวกเตอร์นั้นสัมผัสกันกับจุดบนเส้นดังกล่าว

เป็นผลให้ใช้แทนภาพเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าได้สำเร็จ เส้นสนามไฟฟ้าซึ่งออกมาจากประจุบวกและกลายเป็นประจุลบ และยังขยายไปถึงอนันต์ในอวกาศอีกด้วย การแสดงนี้ช่วยให้คุณมองเห็นสนามไฟฟ้าที่มองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ด้วยใจ อย่างไรก็ตาม การแสดงดังกล่าวยังสะดวกสำหรับแรงโน้มถ่วงและการโต้ตอบระยะไกลแบบไม่ต้องสัมผัสอื่นๆ

แบบจำลองของเส้นสนามไฟฟ้านั้นมีจำนวนไม่สิ้นสุด แต่ความหนาแน่นของภาพเส้นสนามที่สูงเกินไปจะลดความสามารถในการอ่านรูปแบบสนามไฟฟ้า ดังนั้นจำนวนเส้นสนามไฟฟ้าจึงถูกจำกัดด้วยความสามารถในการอ่าน

กฎการวาดเส้นสนามไฟฟ้า

มีกฎมากมายสำหรับการรวบรวมสายไฟฟ้ารุ่นดังกล่าว กฎทั้งหมดเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ข้อมูลมากที่สุดเมื่อแสดงภาพ (วาด) สนามไฟฟ้า วิธีหนึ่งคือการพรรณนาเส้นสนาม วิธีที่พบบ่อยที่สุดวิธีหนึ่งคือการล้อมรอบวัตถุที่มีประจุมากขึ้นด้วยเส้นมากขึ้น นั่นคือเส้นที่มีความหนาแน่นมากขึ้น วัตถุที่มีประจุไฟฟ้ามากจะสร้างสนามไฟฟ้าที่แรงกว่า ดังนั้นเส้นรอบข้างจะมีความหนาแน่น (ความหนาแน่น) มากกว่า ยิ่งแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้ประจุ ความหนาแน่นของเส้นสนามก็จะยิ่งสูงขึ้น และประจุยิ่งมาก เส้นรอบ ๆ ก็จะหนาขึ้นเท่านั้น

กฎข้อที่สองสำหรับการวาดเส้นสนามไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการวาดเส้นประเภทอื่น เช่น เส้นที่ตัดกับเส้นแรงแรก ตั้งฉาก. สายประเภทนี้เรียกว่า เส้นศักย์เท่ากันและในกรณีของการแทนค่าเชิงปริมาตร เราควรพูดถึงพื้นผิวศักย์ศักย์ไฟฟ้า เส้นประเภทนี้สร้างเส้นขอบที่ปิด และแต่ละจุดบนเส้นศักย์ศักย์ไฟฟ้านั้นมีค่าศักย์สนามเท่ากัน เมื่ออนุภาคที่มีประจุตัดขวางในแนวตั้งฉากดังกล่าว เส้นแรงเส้น (พื้นผิว) แล้วพวกเขาพูดถึงงานที่ทำโดยค่าใช้จ่าย หากประจุเคลื่อนไปตามเส้นศักย์ศักย์ไฟฟ้า (พื้นผิว) ถึงแม้ว่าประจุจะเคลื่อนที่ แต่ก็ไม่มีงานทำ อนุภาคที่มีประจุเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าของประจุอื่นเริ่มเคลื่อนที่ แต่ในไฟฟ้าสถิตจะพิจารณาเฉพาะประจุคงที่ในไฟฟ้าสถิตเท่านั้น การเคลื่อนที่ของประจุเรียกว่า กระแสไฟฟ้า และตัวพาประจุสามารถทำได้

สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่า เส้นสนามไฟฟ้าอย่าตัดกันและเส้นประเภทอื่น - ศักย์เท่ากันสร้างวงปิด ในสถานที่ที่มีการตัดกันของเส้นสองประเภท แทนเจนต์ของเส้นเหล่านี้จะตั้งฉากกัน ดังนั้นจึงได้บางอย่างเช่นตารางพิกัดโค้งหรือตะแกรงซึ่งเซลล์นั้นรวมถึงจุดตัดของเส้นประเภทต่าง ๆ กำหนดลักษณะของสนามไฟฟ้า

เส้นประมีความเท่าเทียมกัน เส้นที่มีลูกศร - เส้นสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าที่ประกอบด้วยประจุตั้งแต่สองประจุขึ้นไป

สำหรับค่าใช้จ่ายรายบุคคล เส้นสนามไฟฟ้าแทน รังสีเรเดียลเกิดขึ้นจากประจุและไปสู่อนันต์ การกำหนดค่าของรายการฟิลด์สำหรับค่าบริการตั้งแต่สองรายการขึ้นไปจะเป็นอย่างไร ในการทำรูปแบบดังกล่าว ต้องจำไว้ว่าเรากำลังเผชิญกับสนามเวกเตอร์ นั่นคือเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ในการอธิบายรูปแบบสนาม เราจำเป็นต้องเพิ่มเวกเตอร์ความเข้มจากประจุตั้งแต่สองประจุขึ้นไป เวกเตอร์ที่ได้จะแสดงถึงฟิลด์รวมของประจุหลายตัว ในกรณีนี้สามารถลากเส้นแรงได้อย่างไร? สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าแต่ละจุดบนเส้นสนามคือ จุดเดียวสัมผัสกับเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ตามมาจากนิยามของแทนเจนต์ในเรขาคณิต ถ้าจากจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์แต่ละเส้น เราสร้างเส้นตั้งฉากในรูปแบบของเส้นยาว จากนั้นจุดตัดร่วมกันของเส้นดังกล่าวจำนวนมากจะพรรณนาถึงเส้นแรงที่ต้องการอย่างมาก

เพื่อการแสดงพีชคณิตทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นของเส้นแรง จำเป็นต้องเขียนสมการของเส้นแรง และเวกเตอร์ในกรณีนี้จะแทนอนุพันธ์อันดับแรก ซึ่งเป็นเส้นของลำดับที่หนึ่ง ซึ่งก็คือแทนเจนต์ งานดังกล่าวบางครั้งซับซ้อนมากและต้องใช้คอมพิวเตอร์คำนวณ

ประการแรก สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าสนามไฟฟ้าจากประจุจำนวนมากนั้นแทนด้วยผลรวมของเวกเตอร์ความเข้มจากแหล่งกำเนิดประจุแต่ละแหล่ง มัน มูลนิธิเพื่อสร้างเส้นสนามเพื่อให้เห็นภาพสนามไฟฟ้า

ประจุแต่ละประจุที่เข้าสู่สนามไฟฟ้าจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบของเส้นสนามแม้ว่าจะไม่มีนัยสำคัญก็ตาม ภาพดังกล่าวบางครั้งน่าสนใจมาก

เส้นสนามไฟฟ้าช่วยให้จิตใจมองเห็นความเป็นจริง

แนวคิดของสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อนักวิทยาศาสตร์พยายามอธิบายการกระทำระยะไกลที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุที่มีประจุ แนวคิดของสนามไฟฟ้าได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Michael Faraday นักฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 19 มันเป็นผลมาจากการรับรู้ของ Michael Faraday ความจริงที่มองไม่เห็นในรูปของเส้นแรงที่แสดงลักษณะการกระทำระยะไกล ฟาราเดย์ไม่ได้คิดอยู่ในกรอบของการชาร์จเพียงครั้งเดียว แต่ไปไกลกว่านั้นและขยายขอบเขตของจิตใจ เขาแนะนำว่าวัตถุที่มีประจุ (หรือมวลในกรณีของแรงโน้มถ่วง) ส่งผลกระทบต่ออวกาศและแนะนำแนวคิดของสนามที่มีอิทธิพลดังกล่าว เมื่อพิจารณาถึงพื้นที่ดังกล่าว เขาก็สามารถอธิบายพฤติกรรมของประจุไฟฟ้าได้ และด้วยเหตุนี้จึงได้เปิดเผยความลับหลายประการของกระแสไฟฟ้า

มีสนามสเกลาร์และเวกเตอร์ (ในกรณีของเรา สนามเวกเตอร์จะเป็นสนามไฟฟ้า) ดังนั้นพวกมันจึงถูกจำลองโดยฟังก์ชันสเกลาร์หรือเวกเตอร์ของพิกัดตลอดจนเวลา

สนามสเกลาร์อธิบายโดยฟังก์ชันของรูปแบบ φ ฟิลด์ดังกล่าวสามารถมองเห็นได้โดยใช้พื้นผิวในระดับเดียวกัน: φ (x, y, z) = c, c = const

ให้เรากำหนดเวกเตอร์ที่มุ่งไปสู่การเติบโตสูงสุดของฟังก์ชัน φ

ค่าสัมบูรณ์ของเวกเตอร์นี้กำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของฟังก์ชัน φ

แน่นอน สนามสเกลาร์สร้างสนามเวกเตอร์

สนามไฟฟ้าดังกล่าวเรียกว่าศักย์ และฟังก์ชัน φ เรียกว่าศักย์ไฟฟ้า พื้นผิวในระดับเดียวกันเรียกว่าพื้นผิวที่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น พิจารณาสนามไฟฟ้า

สำหรับการแสดงภาพของสนามนั้นจะมีการสร้างเส้นสนามไฟฟ้าที่เรียกว่า พวกเขาจะเรียกว่าเส้นเวกเตอร์ เส้นเหล่านี้เป็นเส้นที่แทนเจนต์ที่จุดบ่งชี้ทิศทางของสนามไฟฟ้า จำนวนเส้นที่ผ่านพื้นผิวหน่วยเป็นสัดส่วนกับค่าสัมบูรณ์ของเวกเตอร์

ให้เราแนะนำแนวคิดของเวกเตอร์ดิฟเฟอเรนเชียลตามเส้น l เวกเตอร์นี้ถูกกำกับในแนวสัมผัสไปยังเส้น l และเท่ากับค่าสัมบูรณ์ของดิฟเฟอเรนเชียล dl

ให้สนามไฟฟ้าซึ่งต้องแสดงเป็นเส้นแรงสนาม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ลองกำหนดสัมประสิทธิ์การยืด (การบีบอัด) k ของเวกเตอร์เพื่อให้ตรงกับค่าดิฟเฟอเรนเชียล เท่ากับองค์ประกอบของดิฟเฟอเรนเชียลและเวกเตอร์ เราได้ระบบสมการ หลังจากรวมเข้าด้วยกันแล้ว ก็สามารถสร้างสมการของเส้นแรงได้

ในการวิเคราะห์เวกเตอร์ มีการดำเนินการที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นสนามไฟฟ้าในบางกรณี ให้เราแนะนำแนวคิดของ "การไหลของเวกเตอร์" บนพื้นผิว S คำจำกัดความอย่างเป็นทางการของการไหล Ф มีรูปแบบดังต่อไปนี้: ค่านี้ถือเป็นผลคูณของผลต่างปกติ ds โดยเวกเตอร์หน่วยของค่าปกติกับพื้นผิว s . เลือกเวกเตอร์หน่วยเพื่อกำหนดเส้นปกติภายนอกของพื้นผิว

เป็นไปได้ที่จะวาดความคล้ายคลึงระหว่างแนวคิดของการไหลของสนามและการไหลของสาร: สารต่อหน่วยเวลาผ่านพื้นผิวซึ่งจะตั้งฉากกับทิศทางของการไหลของสนาม หากเส้นแรงออกจากพื้นผิว S แสดงว่ากระแสเป็นบวก และหากไม่ออกไป แสดงว่าเป็นลบ โดยทั่วไป การไหลสามารถประมาณได้จากจำนวนเส้นแรงที่ออกมาจากพื้นผิว ในทางกลับกัน ขนาดของฟลักซ์จะเป็นสัดส่วนกับจำนวนเส้นสนามที่เจาะองค์ประกอบพื้นผิว

ไดเวอร์เจนซ์ของฟังก์ชันเวกเตอร์คำนวณ ณ จุดที่มีแถบคือปริมาตร ΔV S คือพื้นผิวที่ปกคลุมปริมาตร ΔV การดำเนินการไดเวอร์เจนซ์ทำให้สามารถระบุลักษณะจุดในช่องว่างสำหรับการมีอยู่ของแหล่งที่มาของฟิลด์ในนั้น เมื่อพื้นผิว S ถูกบีบอัดจนถึงจุด P เส้นสนามไฟฟ้าที่เจาะพื้นผิวจะยังคงอยู่ในปริมาณเดียวกัน หากจุดในอวกาศไม่ใช่แหล่งกำเนิดของสนาม (รั่วหรือจม) เมื่อพื้นผิวถูกบีบอัดมาถึงจุดนี้ ผลรวมของเส้นแรงที่เริ่มต้นจากช่วงเวลาหนึ่งจะเท่ากับศูนย์ (จำนวน เส้นที่เข้าสู่พื้นผิว S เท่ากับจำนวนเส้นที่เล็ดลอดออกมาจากพื้นผิวนี้)

อินทิกรัลวงปิด L ในคำจำกัดความของการทำงานของโรเตอร์เรียกว่าการไหลเวียนของไฟฟ้าตามลูป L การทำงานของโรเตอร์จะกำหนดลักษณะของสนาม ณ จุดหนึ่งในอวกาศ ทิศทางของโรเตอร์กำหนดขนาดของการไหลของสนามปิดรอบจุดที่กำหนด (โรเตอร์กำหนดลักษณะของกระแสน้ำวนของสนาม) และทิศทางของมัน ตามคำจำกัดความของโรเตอร์ โดยการแปลงอย่างง่าย เป็นไปได้ที่จะคำนวณการฉายภาพของเวกเตอร์ไฟฟ้าในระบบพิกัดคาร์ทีเซียน เช่นเดียวกับเส้นสนามไฟฟ้า

ค่าไฟฟ้า (ปริมาณไฟฟ้า) เป็นปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่กำหนดความสามารถของวัตถุในการเป็นแหล่งของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและมีส่วนร่วมในปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าถูกนำมาใช้ครั้งแรกในกฎของคูลอมบ์ในปี ค.ศ. 1785

หน่วยประจุในระบบสากลของหน่วย (SI) คือจี้ - ประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านหน้าตัดของตัวนำที่กระแส 1 A ในเวลา 1 วินาที จี้หนึ่งอันมีขนาดใหญ่มาก หากผู้ให้บริการชาร์จสองราย ( q 1 = q 2 = 1 C) วางไว้ในสุญญากาศที่ระยะ 1 ม. จากนั้นพวกมันจะโต้ตอบกับแรง 9 10 9 H นั่นคือด้วยแรงที่แรงโน้มถ่วงของโลกจะดึงดูดวัตถุที่มีมวลประมาณ 1 ล้านตัน ประจุไฟฟ้าของระบบปิดจะถูกรักษาไว้ตามเวลาและหาปริมาณ - เปลี่ยนแปลงในส่วนที่เป็นทวีคูณของประจุไฟฟ้าเบื้องต้น กล่าวคือ ผลรวมเชิงพีชคณิตของประจุไฟฟ้าของวัตถุหรืออนุภาคที่แยกตัวด้วยไฟฟ้า ระบบจะไม่เปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการใดๆ ที่เกิดขึ้นในระบบนี้

การโต้ตอบการชาร์จปรากฏการณ์ที่ธรรมดาที่สุดและเกิดขึ้นได้ทุกวัน ซึ่งความจริงของการมีอยู่ของประจุไฟฟ้าในธรรมชาติถูกเปิดเผยคือ กระแสไฟฟ้าของร่างกายเมื่อสัมผัส ความสามารถของประจุไฟฟ้าต่อแรงดึงดูดและแรงผลักซึ่งกันและกัน อธิบายได้จากการมีอยู่ของประจุสองประเภทที่แตกต่างกัน ประจุไฟฟ้าชนิดหนึ่งเรียกว่าประจุบวก และอีกประจุหนึ่งเรียกว่าประจุลบ วัตถุที่มีประจุตรงข้ามจะดึงดูดกัน และวัตถุที่มีประจุคล้ายกันจะผลักกัน

เมื่อวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าสองตัวสัมผัสกัน อันเป็นผลมาจากการเสียดสี ประจุจะส่งผ่านจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง ในแต่ละรายการจะมีการละเมิดความเท่าเทียมกันของผลรวมของประจุบวกและประจุลบและร่างกายจะถูกเรียกเก็บเงินต่างกัน

เมื่อร่างกายถูกทำให้เป็นไฟฟ้าจากอิทธิพล การกระจายประจุที่สม่ำเสมอจะถูกรบกวนในนั้น พวกมันถูกแจกจ่ายใหม่เพื่อให้ส่วนหนึ่งของร่างกายมีประจุบวกมากเกินไปและอีกส่วนหนึ่งเป็นค่าลบ หากทั้งสองส่วนแยกออกจากกัน จะมีการเรียกเก็บค่าบริการต่างกัน

กฎการอนุรักษ์อีเมล ค่าใช้จ่ายในระบบที่กำลังพิจารณา อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าใหม่สามารถก่อตัวได้ เช่น อิเล็กตรอน - เนื่องจากปรากฏการณ์ไอออไนเซชันของอะตอมหรือโมเลกุล ไอออน - เนื่องจากปรากฏการณ์การแยกตัวด้วยไฟฟ้า ฯลฯ อย่างไรก็ตาม หากระบบถูกแยกด้วยไฟฟ้า จากนั้นผลรวมเชิงพีชคณิตของประจุของอนุภาคทั้งหมด รวมทั้งการปรากฏขึ้นอีกครั้งในระบบดังกล่าวจะเท่ากับศูนย์เสมอ

กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ ได้รับการยืนยันจากการทดลองครั้งแรกในปี พ.ศ. 2386 โดยไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ และปัจจุบันถือเป็นหนึ่งในกฎพื้นฐานของการอนุรักษ์ทางฟิสิกส์ (คล้ายกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงาน) การทดสอบทดลองที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นของกฎการอนุรักษ์ประจุ ซึ่งยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้ ยังไม่ได้เปิดเผยความเบี่ยงเบนจากกฎหมายนี้

. ประจุไฟฟ้าและความไม่ต่อเนื่อง. กฎการอนุรักษ์ประจุ กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้าระบุว่าผลรวมเชิงพีชคณิตของประจุของระบบปิดด้วยไฟฟ้าถูกสงวนไว้ q, Q, e คือการกำหนดประจุไฟฟ้า หน่วยประจุใน SI [q]=Cl (คูลอมบ์) 1mC = 10-3 C; 1 µC = 10-6 C; 1nC = 10-9 C; e = 1.6∙10-19 C เป็นประจุพื้นฐาน ค่าใช้จ่ายเบื้องต้น e คือค่าใช้จ่ายขั้นต่ำที่พบในธรรมชาติ อิเล็กตรอน: qe = - e - ประจุอิเล็กตรอน; m = 9.1∙10-31 kg คือมวลของอิเล็กตรอนและโพซิตรอน โพซิตรอน, โปรตอน: qp = + e คือประจุของโพซิตรอนและโปรตอน เนื้อหาที่มีประจุใด ๆ มีจำนวนเต็มของประจุพื้นฐาน: q = ± Ne; (1) สูตร (1) แสดงหลักการความไม่ต่อเนื่องของประจุไฟฟ้า โดยที่ N = 1,2,3… เป็นจำนวนเต็มบวก กฎการอนุรักษ์ประจุไฟฟ้า: ประจุของระบบแยกด้วยไฟฟ้าจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป: q = const กฎของคูลอมบ์- หนึ่งในกฎพื้นฐานของไฟฟ้าสถิตซึ่งกำหนดแรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้าสองจุด

กฎหมายนี้ก่อตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 1785 โดย Sh. Coulomb ด้วยความช่วยเหลือของตาชั่งบิดที่คิดค้นโดยเขา คูลอมบ์สนใจไฟฟ้าไม่มากเท่าในการผลิตเครื่องใช้ไฟฟ้า หลังจากคิดค้นอุปกรณ์ที่มีความไวสูงเป็นพิเศษสำหรับการวัดแรง - ความสมดุลของแรงบิด เขาจึงมองหาวิธีที่จะใช้มัน

สำหรับการระงับจี้ใช้เส้นไหมยาว 10 ซม. ซึ่งหมุน 1 °ที่แรง 3 * 10 -9 gf ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์นี้ เขาได้พิสูจน์แล้วว่าแรงของปฏิกิริยาระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุและระหว่างขั้วแม่เหล็กสองขั้วนั้นแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างประจุหรือขั้ว

ประจุสองจุดโต้ตอบกันในสุญญากาศด้วยแรง F ซึ่งมีมูลค่าเป็นสัดส่วนกับผลคูณของประจุ อี 1 และ อี 2 และแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง r ระหว่างพวกเขา:

ปัจจัยสัดส่วน kขึ้นอยู่กับทางเลือกของระบบหน่วยวัด (ในระบบหน่วยเกาส์เซียน k= 1 ใน SI

ε 0 คือค่าคงที่ทางไฟฟ้า)

ความแข็งแกร่ง F ถูกชี้ไปตามเส้นตรงที่เชื่อมประจุ และสอดคล้องกับแรงดึงดูดสำหรับประจุที่ไม่เหมือนกับประจุและแรงผลักสำหรับประจุที่เหมือนกัน

หากประจุที่มีปฏิสัมพันธ์อยู่ในไดอิเล็กตริกที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยมีค่าการอนุญาติ ε แล้วแรงปฏิสัมพันธ์จะลดลงใน ε ครั้งหนึ่ง:

กฎของคูลอมบ์เรียกอีกอย่างว่ากฎที่กำหนดความแรงของปฏิกิริยาของขั้วแม่เหล็กสองขั้ว:

ที่ไหน ม 1 และ ม 2 - ประจุแม่เหล็ก

μ คือการซึมผ่านของแม่เหล็กของตัวกลาง

ฉ คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนขึ้นอยู่กับการเลือกระบบของหน่วย

สนามไฟฟ้า- รูปแบบการแยกตัว (พร้อมกับสนามแม่เหล็ก) ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ในระหว่างการพัฒนาฟิสิกส์ มีสองวิธีในการอธิบายสาเหตุของปฏิกิริยาของประจุไฟฟ้า

ตามเวอร์ชันแรก แรงกระทำระหว่างวัตถุที่มีประจุแยกกันนั้นอธิบายได้จากการมีอยู่ของลิงก์ระดับกลางที่ส่งการกระทำนี้ กล่าวคือ การปรากฏตัวของสภาพแวดล้อมรอบ ๆ ร่างกายซึ่งการกระทำจะถูกส่งจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งด้วยความเร็วที่แน่นอน ทฤษฎีนี้เรียกว่า ทฤษฎีระยะสั้น .

ตามเวอร์ชันที่สอง การกระทำจะถูกส่งทันทีในทุกระยะทาง ในขณะที่สื่อกลางอาจขาดหายไปโดยสิ้นเชิง การชาร์จหนึ่งครั้งจะ "รู้สึก" ทันทีว่ามีอีกประจุหนึ่งอยู่ ในขณะที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใดๆ เกิดขึ้นในพื้นที่โดยรอบ ทฤษฎีนี้เรียกว่า ทฤษฎีระยะยาว .

แนวคิดของ "สนามไฟฟ้า" ได้รับการแนะนำโดย M. Faraday ในช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ XIX

จากข้อมูลของฟาราเดย์ การชาร์จแต่ละครั้งที่เหลือจะสร้างสนามไฟฟ้าในพื้นที่โดยรอบ สนามของประจุหนึ่งประจุจะทำหน้าที่ในประจุอีกประจุหนึ่งและในทางกลับกัน (แนวคิดของการกระทำระยะใกล้)

สนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลาเรียกว่า ไฟฟ้าสถิต. สนามไฟฟ้าสถิตแสดงลักษณะปฏิสัมพันธ์ของประจุคงที่

ความแรงของสนามไฟฟ้า- ปริมาณทางกายภาพของเวกเตอร์ที่แสดงลักษณะของสนามไฟฟ้า ณ จุดที่กำหนดและเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุที่จุดคงที่ซึ่งวางไว้ที่จุดที่กำหนดของสนามต่อค่าของประจุนี้:

คำจำกัดความนี้แสดงให้เห็นว่าเหตุใดความแรงของสนามไฟฟ้าจึงถูกเรียกว่าคุณลักษณะกำลังของสนามไฟฟ้า

ในแต่ละจุดในอวกาศในช่วงเวลาที่กำหนดจะมีคุณค่าของเวกเตอร์ (โดยทั่วไปจะแตกต่างกันไปตามจุดต่างๆ ในอวกาศ) ดังนั้นนี่คือสนามเวกเตอร์ อย่างเป็นทางการนี้แสดงไว้ในสัญกรณ์

แสดงถึงความแรงของสนามไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันของพิกัดเชิงพื้นที่ (และเวลา เนื่องจากสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อเวลาผ่านไป) สนามนี้ร่วมกับสนามเวกเตอร์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎที่เป็นไปตามนั้นเป็นเรื่องของไฟฟ้าไดนามิก

ความแรงของสนามไฟฟ้าในระบบสากลของหน่วย (SI) วัดเป็นโวลต์ต่อเมตร [V/m] หรือเป็นนิวตันต่อจี้ [N/C]

แรงที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่ออนุภาคที่มีประจุ[

แรงทั้งหมดที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้า (โดยทั่วไปรวมถึงส่วนประกอบไฟฟ้าและแม่เหล็ก) กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุนั้นแสดงโดยสูตรแรงลอเรนทซ์:

ที่ไหน q- ประจุไฟฟ้าของอนุภาค - ความเร็วของมัน - เวกเตอร์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก (ลักษณะสำคัญของสนามแม่เหล็ก) กากบาทเฉียงหมายถึงผลิตภัณฑ์เวกเตอร์ สูตรนี้กำหนดเป็นหน่วย SI

ประจุที่สร้างสนามไฟฟ้าสถิตสามารถกระจายในอวกาศได้ทั้งแบบแยกส่วนและต่อเนื่อง ในกรณีแรก ความแรงของสนาม: n E = Σ Ei₃ i=t โดยที่ Ei คือความแรงของสนาม ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ สร้างขึ้นโดยการชาร์จครั้งที่ i ของระบบ และ n คือจำนวนรวมของความรอบคอบ ค่าใช้จ่ายที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบ ตัวอย่างการแก้ปัญหาตามหลักการทับซ้อนของสนามไฟฟ้า ดังนั้น เพื่อหาความเข้มของสนามไฟฟ้าสถิตซึ่งสร้างขึ้นในสุญญากาศโดยประจุที่จุดอยู่กับที่ q₁, q₂, …, qn เราใช้สูตร: n E = (1/4πε₀) Σ (qi/r³i)ri i= t โดยที่ ri คือเวกเตอร์รัศมีที่ลากจากจุดประจุ qi ไปยังจุดที่พิจารณาของสนาม ลองมาอีกตัวอย่างหนึ่ง การหาค่าความแรงของสนามไฟฟ้าสถิตซึ่งสร้างขึ้นในสุญญากาศโดยไดโพลไฟฟ้า ไดโพลไฟฟ้าเป็นระบบสองค่าที่เท่ากันในค่าสัมบูรณ์ และในเวลาเดียวกัน ตรงข้ามกับค่าเครื่องหมาย q>0 และ –q ระยะห่างระหว่าง I ซึ่งค่อนข้างเล็กเมื่อเทียบกับระยะทางของจุดที่พิจารณา แขนของไดโพลจะเรียกว่าเวกเตอร์ l ซึ่งชี้ไปตามแกนของไดโพลไปยังประจุบวกจากประจุลบและเป็นตัวเลขเท่ากับระยะทาง I ระหว่างพวกมัน เวกเตอร์ pₑ = ql คือโมเมนต์ไฟฟ้าของไดโพล

ความแรง E ของสนามไดโพล ณ จุดใดๆ: E = E₊ + E₋ โดยที่ E₊ และ E₋ คือความแรงของสนามของประจุไฟฟ้า q และ –q ดังนั้น ที่จุด A ซึ่งอยู่บนแกนไดโพล ความแรงของสนามไดโพลในสุญญากาศจะเท่ากับ E = (1/4πε₀)(2pₑ/r³) ที่จุด B ซึ่งตั้งอยู่บนแนวตั้งฉากกลับคืนสู่ไดโพล แกนจากตรงกลาง: E = (1/4πε₀)(pₑ/r³) ที่จุดใดก็ได้ M ห่างไกลจากไดโพลพอสมควร (r≥l) โมดูลของความแรงของสนามคือ หลักการซ้อนทับของสนามไฟฟ้าประกอบด้วยสอง ข้อความ: แรงคูลอมบ์ของการโต้ตอบของประจุทั้งสองไม่ได้ขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของวัตถุที่มีประจุอื่น ให้เราสมมติว่าประจุ q โต้ตอบกับระบบของประจุ q1, q2, . . ,คิว. หากประจุของระบบแต่ละตัวกระทำต่อประจุ q ด้วยแรง F₁, F₂, ..., Fn ตามลำดับ แรงที่เป็นผลลัพธ์ F ที่นำไปใช้กับประจุ q จากด้านข้างของระบบนี้จะเท่ากับผลรวมของเวกเตอร์ ของกองกำลังส่วนบุคคล: F = F₁ + F₂ + ... + Fn ดังนั้น หลักการทับซ้อนของสนามไฟฟ้าทำให้เราได้ข้อความสำคัญอย่างหนึ่ง

เส้นสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าแสดงโดยใช้เส้นแรง

เส้นสนามระบุทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุบวก ณ จุดที่กำหนดในสนาม

คุณสมบัติของเส้นสนามไฟฟ้า

เส้นสนามไฟฟ้ามีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด พวกมันเริ่มด้วยประจุบวกและจบลงที่ประจุลบ

เส้นแรงของสนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกับพื้นผิวของตัวนำเสมอ

การกระจายเส้นสนามไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดลักษณะของสนาม สนามสามารถ รัศมี(ถ้าเส้นแรงออกมาจากจุดหนึ่งหรือมาบรรจบกันที่จุดหนึ่ง) เป็นเนื้อเดียวกัน(ถ้าเส้นแรงขนานกัน) และ ต่างกัน(ถ้าเส้นแรงไม่ขนานกัน)

ความหนาแน่นของประจุ- นี่คือปริมาณประจุต่อหน่วยความยาว พื้นที่ หรือปริมาตร จึงเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของประจุเชิงเส้น พื้นผิว และปริมาตร ซึ่งวัดได้ในระบบ SI ในหน่วยคูลอมบ์ต่อเมตร (C / m) ในคูลอมบ์ต่อตารางเมตร ( C / m² ) และ Coulomb ต่อลูกบาศก์เมตร (C/m³) ตามลำดับ ความหนาแน่นของประจุสามารถมีได้ทั้งค่าบวกและค่าลบ ซึ่งแตกต่างจากความหนาแน่นของสสาร เนื่องจากว่ามีประจุบวกและลบ

ความหนาแน่นเชิงเส้น พื้นผิว และประจุจำนวนมากมักจะแสดงโดยฟังก์ชัน และตามลำดับ โดยที่เวกเตอร์รัศมีอยู่ที่ไหน เมื่อทราบฟังก์ชันเหล่านี้ เราสามารถกำหนดค่าใช้จ่ายทั้งหมดได้:

§5 การไหลของเวกเตอร์ความเข้ม

ให้เรากำหนดการไหลของเวกเตอร์ผ่านพื้นผิวที่กำหนดเอง dS ซึ่งเป็นค่าปกติของพื้นผิว α คือมุมระหว่างเส้นตั้งฉากกับเส้นแรงของเวกเตอร์ คุณสามารถป้อนเวกเตอร์พื้นที่ เวกเตอร์ไหลเรียกว่าค่าสเกลาร์ Ф E เท่ากับผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์ความเข้ม โดยเวกเตอร์พื้นที่

สำหรับสนามเครื่องแบบ

สำหรับสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

ที่ฉายคือฉาย

ในกรณีของพื้นผิวโค้ง S จะต้องแบ่งออกเป็นพื้นผิวเบื้องต้น dSคำนวณการไหลผ่านพื้นผิวเบื้องต้นและการไหลทั้งหมดจะเท่ากับผลรวมหรืออินทิกรัลของโฟลว์เบื้องต้นในขอบเขต

โดยที่อินทิกรัลเหนือพื้นผิวปิด S (เช่น บนทรงกลม ทรงกระบอก ลูกบาศก์ ฯลฯ)

ฟลักซ์ของเวกเตอร์เป็นปริมาณเชิงพีชคณิต: มันไม่เพียงขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าของสนามเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับการเลือกทิศทางด้วย สำหรับพื้นผิวปิด เส้นตั้งฉากด้านนอกจะเป็นทิศทางบวกของเส้นตั้งฉาก กล่าวคือ ปกติชี้ออกไปด้านนอกของพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยพื้นผิว

สำหรับสนามที่สม่ำเสมอ ฟลักซ์ผ่านพื้นผิวปิดจะเป็นศูนย์ ในกรณีของสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

3. ความเข้มของสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากพื้นผิวทรงกลมที่มีประจุสม่ำเสมอ

ให้พื้นผิวทรงกลมของรัศมี R (รูปที่ 13.7) มีประจุที่มีการกระจายสม่ำเสมอ q กล่าวคือ ความหนาแน่นประจุที่พื้นผิว ณ จุดใด ๆ บนทรงกลมจะเท่ากัน

เราใส่พื้นผิวทรงกลมไว้ในพื้นผิวสมมาตร S ด้วยรัศมี r>R ฟลักซ์เวกเตอร์ความเข้มผ่านพื้นผิว S จะเท่ากับ

ตามทฤษฎีบทเกาส์

เพราะเหตุนี้

เมื่อเปรียบเทียบความสัมพันธ์นี้กับสูตรความแรงของสนามของประจุแบบจุด เราสามารถสรุปได้ว่าความแรงของสนามภายนอกทรงกลมที่มีประจุนั้นเหมือนกับว่าประจุทั้งหมดของทรงกลมกระจุกตัวอยู่ตรงกลาง

2. สนามไฟฟ้าสถิตของลูกบอล

ให้เรามีลูกบอลรัศมี R ที่มีประจุสม่ำเสมอด้วยความหนาแน่นรวม

ณ จุดใด ๆ A นอนอยู่นอกลูกบอลที่ระยะห่าง r จากจุดศูนย์กลาง (r> R) สนามของมันจะคล้ายกับสนามของจุดชาร์จซึ่งอยู่ตรงกลางของลูกบอล แล้วออกบอล

และบนพื้นผิว (r=R)

ทฤษฎีบทออสโตรกราดสกี–เกาส์ ซึ่งเราจะพิสูจน์และอภิปรายในภายหลัง ได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้ากับสนามไฟฟ้า มันเป็นสูตรทั่วไปและสง่างามกว่าของกฎของคูลอมบ์

โดยหลักการแล้ว ความแรงของสนามไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการกระจายประจุที่กำหนดสามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของคูลอมบ์ สนามไฟฟ้ารวม ณ จุดใด ๆ คือผลรวมเวกเตอร์ (อินทิกรัล) ของประจุทั้งหมดนั่นคือ

อย่างไรก็ตาม ยกเว้นกรณีที่ง่ายที่สุด เป็นการยากมากที่จะคำนวณผลรวมหรืออินทิกรัลนี้

ที่นี่ทฤษฎีบท Ostrogradsky-Gauss มาช่วยด้วยความช่วยเหลือซึ่งง่ายกว่ามากในการคำนวณความแรงของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการกระจายประจุที่กำหนด

ค่าหลักของทฤษฎีบท Ostrogradsky-Gauss คือช่วยให้ ความเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงธรรมชาติของสนามไฟฟ้าสถิตและกำหนดทั่วไปมากขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างประจุกับสนาม.

แต่ก่อนที่จะไปยังทฤษฎีบท Ostrogradsky-Gauss จำเป็นต้องแนะนำแนวคิด: เส้นแรงสนามไฟฟ้าสถิตและ การไหลของเวกเตอร์ความตึงเครียดสนามไฟฟ้าสถิต.

ในการอธิบายสนามไฟฟ้า คุณต้องตั้งค่าเวกเตอร์ความเข้มที่แต่ละจุดของสนาม สามารถทำได้ในเชิงวิเคราะห์หรือแบบกราฟิก สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้ เส้นแรง- นี่คือเส้นสัมผัสที่จุดใด ๆ ของสนามตรงกับทิศทางของเวกเตอร์ความเข้ม(รูปที่ 2.1).

ข้าว. 2.1

เส้นแรงถูกกำหนดทิศทางที่แน่นอน - จากประจุบวกถึงประจุลบหรือถึงอนันต์

พิจารณาคดี สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ.

เป็นเนื้อเดียวกันเรียกว่า สนามไฟฟ้าสถิต ทุกจุดที่มีความเข้มเท่ากันทั้งขนาดและทิศทาง, เช่น. สนามไฟฟ้าสถิตที่สม่ำเสมอนั้นถูกวาดด้วยเส้นแรงคู่ขนานที่ระยะห่างเท่ากันจากกัน (เช่น สนามดังกล่าวมีอยู่ระหว่างแผ่นเปลือกโลกของตัวเก็บประจุ) (รูปที่ 2.2)

ในกรณีของประจุแบบจุด เส้นของความตึงเล็ดลอดออกมาจากประจุบวกและไปที่อนันต์ และจากอนันต์เข้าสู่ประจุลบ เพราะ จากนั้นความหนาแน่นของเส้นสนามจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะห่างจากประจุ เพราะ พื้นที่ผิวของทรงกลมที่เส้นเหล่านี้ผ่านตัวมันเองจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของกำลังสองของระยะทาง จากนั้นจำนวนเส้นทั้งหมดจะคงที่ในทุกระยะห่างจากประจุ

สำหรับระบบประจุ ดังที่เราเห็น เส้นแรงถูกชี้นำจากประจุบวกไปยังประจุลบ (รูปที่ 2.2)

ข้าว. 2.2

รูปที่ 2.3 ยังแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของเส้นสนามสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ค่าได้

ความหนาแน่นของเส้นสนามควรเป็นแบบที่พื้นที่หน่วยปกติกับเวกเตอร์ความเข้มตัดกันด้วยจำนวนที่เท่ากับโมดูลัสของเวกเตอร์ความเข้ม, เช่น.