خطوط میدان الكتریكی

همان طور كه مشاهده نمودید بارهای الكتریكی در فضای اطرافشان میدان الكتریكی به وجود می‌آورند. وجود نقشه‌ای كه جهت و شدت میدان را در هر نقطه نشان دهد، بسیار مفید خواهد بود.

مایكل فارادی ایده چنین نقشه‌ای را ارائه كرد و آن را خطوط میدان الكتریكی نامید. از آنجا كه شدت میدان الكتریكی برابر نیروی وارد بر واحد بار است، گاهی به خطوط میدان الكتریكی، خطوط نیرو نیز گفته می‌شود.

برای معرفی خطوط میدان الكتریكی در اطراف بار نقطه ای q+ به شكل سمت راست توجّه كنید.

در محل‌‌های شماره گذاری شده ١ الی ٨، به بار آزمون نیروی دافعه وارد می‌شود، فلش ها جهت این نیرو را نشان می‌دهند. بنابراین میدان الكتریكی حاصـل از بار q+ به صورت شعاعی از آن خارج می‌شود.

خطوط میدان الكتریكی طوری رسم می‌شوند كه این جهت را نشان دهند. این خطوط از محل بار q+ شروع شده و به صورت شعاعی به سمت بیرون امتداد می یابند.

شكل زیر خطوط میدان در اطراف بار q- را نشان می‌دهد.

در این مثال، خطوط به سمت داخل و شعاعی هستند زیرا نیروی وارد بر یك بار آزمون مثبت، جاذبه‌ می‌باشد كه نشان دهنده جهت میدان به سمت داخل است.

به طور كلی خطوط میدان الكتریكی همیشه به سمت خارج بار مثبت و به سوی بار منفی می‌باشند. در شكل های بالا برای سادگی نمایش، میدان حاصل از بار مثبت و منفی در دو بعد رسم شده ولی در واقع خطوط میدان در تمام فضای سه بعدی پراكنده بوده و در اطراف بارهای نقطه‌ای به صورت شعاعی در می آیند. تعداد خطوط میدان نیز بیشمار است اما باز هم برای سادگی و وضوح شكل، تنها تعداد محدودی از این خطوط رسم می‌شوند. البته بهتر است كه تعداد خطوط متناسب با بار انتخاب شود، پس تعداد خطوط اطراف بار ٥q+، پنج برابر تعداد خطوط اطراف بار q+ خواهد بود.

شكل خطوط میدان، اطلاعات مفیدی درباره شدت یا اندازه میدان ارائه می كند، برای مثال در نزدیكی بارهای الكتریكی كه میدان قوی است، خطوط میدان به یكدیگر فشرده می‌باشند.

این موضوع در حالت كلی نیز صحیح است، به این معنی كه در محل هایی كه خطوط میدان به هم نزدیك ترند، شدت میدان الكتریكی بیشتر و قوی‌تر می‌باشد. بدون در نظر داشتن تعداد بار موجود در فضا، تعداد خط عبوری از یك سطح مشخص، متناسب با اندازه میدان الكتریكی در آن محل است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا