2.8. Δυναμικές γραμμές

Γνωρίζουμε ότι η παρουσία φορτίου ή φορτίων σε ένα χώρο τον κάνει ηλεκτροστατικό πεδίο. Εμείς, οπτικά, δεν μπορούμε να διαπιστώσουμε κάποια αλλαγή στο χώρο αυτό. Μοιάζει ακριβώς ο ίδιος, όπως ήταν και χωρίς την παρουσία των ηλεκτρικών φορτίων. Το ηλεκτρικό πεδίο, όμως, είναι εκεί, και αυτό μπορούμε να το διαπιστώσουμε από την κίνηση ενός άλλου ηλεκτρικού φορτίου, που θα τοποθετήσουμε σε κάποιο σημείο του. Το ζητούμενο είναι να επινοήσουμε κάποιο τρόπο με τον οποίο θα μπορούμε να "βλέπουμε" το αόρατο ηλεκτροστατικό πεδίο.

Ο τρόπος αυτός υπάρχει και πραγματοποιείται με τις λεγόμενες δυναμικές γραμμές. Αυτές είναι γραμμές οι οποίες έχουν κάποιες ιδιότητες, και τις οποίες σχεδιάζουμε ακολουθώντας κάποιους κανόνες. Ας δούμε πρώτα τον ορισμό της δυναμικής γραμμής.

Βασικό χαρακτηριστικό των δυναμικών γραμμών των ηλεκτροστατικών πεδίων είναι ότι είναι ανοιχτές γραμμές (έχουν αρχή και τέλος), που ξεκινούν από θετικά φορτία και καταλήγουν σε αρνητικά.

Η εικόνα των δυναμικών γραμμών μας δίνει διάφορες πληροφορίες για τα χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών πεδίων.

Δυναμική γραμμή ενός ηλεκτροστατικού πεδίου είναι η νοητή γραμμή σε κάθε σημείο της οποίας το διάνυσμα της έντασης είναι εφαπτόμενο.

Εικ. 23

Εικ. 24

Ισχύουν τα επόμενα: 1. Οι δυναμικές γραμμές δεν τέμνονται. 2. Σε περιοχές όπου η ένταση είναι μεγάλη (ισχυρό πεδίο) η πυκνότητα των δυναμικών γραμμών είναι μεγάλη. 3. Στις δυναμικές γραμμές αποδίδουμε κατεύθυνση. Η κατεύθυνση τους προσδιορίζεται από την κατεύθυνση του διανύσματος της έντασης και "συμπίπτει" με αυτή.

Στα σχήματα απεικονίζονται οι δυναμικές γραμμές των ηλεκτροστατικών πεδίων που δημιουργούν κάποιες κατανομές φορτίων.

Στην εικόνα 23 φαίνονται οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που δημιουργεί ένα και μόνο θετικό φορτίο.

Παρατηρήστε ότι οι δυναμικές γραμμές είναι ευθείες που ξεκινούν από το θετικό φορτίο. Παρατηρήστε ακόμα ότι κοντά στο φορτίο η πυκνότητα τους είναι μεγάλη, πράγμα που σημαίνει ότι εκεί η ένταση είναι μεγάλη.

Στην εικόνα 24 φαίνονται οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που δημιουργεί ένα μόνο αρνητικό φορτίο.

Παρατηρήστε ότι οι δυναμικές γραμμές είναι ευθείες που καταλήγουν στο αρνητικό φορτίο.

Εικ. 25

Εικ. 26

Στην εικόνα 25 φαίνονται οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που δημιουργείται από δύο ετερώνυμα και ίσα φορτία.

Παρατηρήστε ότι οι δυναμικές γραμμές ξεκινούν από το θετικό φορτίο και καταλήγουν στο αρνητικό. Παρατηρήστε ακόμα ότι στις περιοχές κοντά στα φορτία η πυκνότητα των δυναμικών γραμμών είναι μεγάλη. Εκεί το πεδίο είναι ισχυρό.

Στην εικόνα 26 φαίνονται οι δυναμικές γραμμές του πεδίου που δημιουργείται από δύο ομώνυμα θετικά φορτία.