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場線

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圖左是兩個同電量的正電荷的電場線。圖右是一個電偶極子的電場。
不同電量的正電荷與負電荷的電場線。
透過鐵粉顯示出的磁場線。將條狀磁鐵放在白紙下面,鋪灑一堆鐵粉在白紙上面,這些鐵粉會依著磁場線的方向排列,形成一條條的曲線,在曲線的每一點顯示出磁場線的方向。

場線是由向量場和初始點設定的軌跡。在空間裏,向量場在每一個位置,都設定了一個方向。只要按照向量場在每一個位置所指的方向來追蹤路徑,就可以素描出正確的場線。更精確地說,場線在每一個位置的切線必須平行於向量場在那一個位置的方向。

在空間內,由於,伴隨著每一個點的向量,組合起來,構成了向量場,場線可以說是一個專為向量場精心打造的顯像工具,能夠清楚地顯示出向量場在每一個位置的方向。假若向量場描述的是一個速度場,則場線跟隨的是流體流線。在磁鐵的四周灑散鐵粉,可以清楚地顯示出磁場磁場線。靜電荷的場線稱為電場線,從正電荷往外擴散,朝著負電荷聚集。

對於一個向量場,假若我們能夠完整地描述其所有的場線,那麼,這向量場在每一個位置的方向已完全地被設定了。為了同時表示出向量場的大小值,我們必須控制場線的數量,促使場線在任意位置的密度等於向量場在那位置的大小值。

場線的圖案能夠用來表達某些重要的向量微積分概念。場線從某一個區域的往外擴散或往內聚斂可以表達散度。場線的螺旋圖案可以表達旋度

雖然大多數時候,場線只是一個數學建構,在某些狀況,場線具有實際的物理意義。例如,在電漿物理學裏,處於同一條場線的電子或離子會強烈地相互作用;而處於不同場線的粒子,通常不會相互作用。

1851年,法拉第提出了場線的概念[1]

參閱[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Steven N. Shore. Forces in Physics: A Historical Perspective: A Historical Perspective. ABC-CLIO. 30 July 2008. ISBN 978-0-313-03863-1. 
  • Griffiths, David J. Introduction to Electrodynamics (3rd ed.). Prentice Hall. 1998: 65–67 and 232. ISBN 0-13-805326-X.