電界線の概念はマイケルファラデーによって導入されました。彼は1791年9月22日にロンドンで生まれ、1867年8月25日にモールジーのハンプトンコート宮殿で亡くなりました。物理学の多くの分野では、電界が重要であり、電気技術では、これらの電界が実際に利用されています。電子と原子核の間の引力である電場が原因です。電界信号強度SI単位は、v / m（ボルト/メートル）であり、時変磁場または電荷、電界が生成されます。電界線の簡単な説明と力線の表現について説明します。

電界線とは何ですか？

定義： 電界線は、電荷が力を受ける領域として定義されます。帯電した物体は正または負のいずれかになり、反対の電荷が互いに引き付け合い、電荷が反発するようになります。力線は、単一の電荷または電荷のグループによって作成された電界を視覚的に表したものであり、電界と略されます。これは3次元の概念であるため、平面内で非常に正確に視覚化することはできません。文字Eは電界ベクトルを表し、各点で力線に接しています。これらの線の方向は、電界ベクトルの方向と同じです。

点電荷と電荷のグループによる電界強度

点電荷による電界強度は、クーロンの法則を使用して取得できます。下図に点電荷による電界強度を示します。

点電荷による電界強度

クーロンの法則によれば、力「F」は次のように表されます。

F = q * q₀/4Πε₀r^二r̂………………………eq（1）

点電荷による電界強度は、として表されます。

E = F / q₀r̂……………………。 eq（2）

eq（2）にeq（1）を代入すると、点電荷と負荷テスト

E = q * q₀/4Πε₀r^二* 1 / q_0r̂

E = q /4Πε₀r^二r̂………………eq（3）

ここで、r̂は単位ベクトルです

式（3）は、点電荷と試験電荷に加えて、点電荷による電界強度です。電荷のグループによる電界強度を下図に示します。

電荷のグループによる電界強度

ここでq _1、何_二、何_3、何_4、何_5、何₆………。何 _n料金と r_1、r_二、r_3、r_4、r_5、r₆………。 r_n 距離です。

点pでの電荷のグループによる電界強度は次の式で与えられます。

E = E₁+ E_二+ E₃+ E₄+………+ E_n……………………。 eq（4）

点電荷による電界強度は上記の式（3）で表されることがわかっているので、同様に

IS₁= q₁/4Πε₀r₁^二r̂₁

IS_二= q_二/4Πε₀r_二^二r̂_二

IS3= q₃/4Πε₀r₃^二r̂₃…………ISn= q_n/4Πε₀r_n^二r̂_n

代替E_1、IS_二、IS_3、IS_4、………IS_n式（4）の値は次のようになります

E = q₁/4Πε₀r₁^二r̂₁+ q_二/4Πε₀r_二^二r̂_二+ q₃/4Πε₀r₃^二r̂3+……….. + qn/4Πε₀r_n^二r̂_n

E = 1 /4Πε₀[何₁/ r₁^二r̂₁+ q_二/ r_二^二r̂_二+ q₃/ r₃^二r₃̂ +……….. + q_n/ r_n^二r̂_n]…………………………。 eq（5）

式（5）は、電荷のグループによる電界強度です。

力線の表現

q> 0の場合： qがゼロより大きい場合（q> 0）、電荷は正であり、力線は半径方向外側にあります。 q> 0の力線を次の図に示します。

ゼロより大きい電荷の電界線

qの場合<0: qがゼロ未満の場合（q<0), the charge is negative and the field lines are radially inward. The field lines for q<0 are shown in the below figure.

for-q-less-than-zero

ChargesやDipoleとは異なり： 異なる料金の力線の表現またはダイポール下図に示します。

異なる電荷のための電界線

同様の料金の場合

| q1 |の場合= | q2 |： 充電qの場合₁およびq_二が等しい場合、中性点と電界強度は同様の電荷に対してゼロであり、qの中心にあります。₁およびq_二料金。

Charge-q1-is-equal-to-q2

| q1 |> | q2 |の場合： 充電qの場合₁qより大きい_二、中性点「p」は電荷qに向かってシフトします_二より小さな大きさの。

均一電界： 均一な電界では、力線は正電荷から始まり、負電荷になります。力線は等距離にあり、均一な電界では線は平行です。

均一電界

プロパティ

力線の特性は次のとおりです。

力線は正電荷で始まり、負電荷で終わります
力線は連続しています
力線は決して交差しません（理由：それらが互いに交差する場合、不可能な点で電界の2つの方向があります）
強い電界の領域では、線は互いに非常に接近していますが、弱い電界の領域では、線は遠くにあります。
均一な電界線の領域には、等距離の平行線があります
力線は常に導体の表面に垂直です

電界線を引くための規則

力線を描くためのルールは次のとおりです。

点電荷の特定のグループでは、力線は常に正電荷から始まり、負電荷で終わります。超過料金が発生した場合、一部の回線は無期限に開始または終了します。
たとえば、上の図ではq₁qより大きい_二。線はqで発生しています_二、だからqを充電する_二正であり、電荷q₁いくつかの線は無限に遠くから来ています。
負の電荷で終わる、または正の電荷を残す線の数は、電荷の大きさに比例します。
したがって、電荷が高いほど、正の電荷の場合はそこからより多くの線が残り、負の電荷の場合はそれで終わります。
力線が互いに交差することはありません