電気力線

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電気力線の性質
(1) 正電荷から出発して負電荷に終端する。
(2) 電気力線の接線の向きは電界の向き。
(3) 電気力線の密度は電界の強さ(電界ベクトルの大きさ)。
(4) 何もないところで消えたり、湧き出したりしない。
(5) 電気力線同士で交差したり、分岐したりしない。

電気力は遠隔力です。直接に接しておらず、離れているものの間に力が働きます。ファラデーは離れていても何らかの糸で結ばれているのだろうと考えました。
空間に電荷が存在すると、電界が生じ、空間の至る所に電界ベクトルが並んだ状況になります。この状況をファラデーは、電気力線を使って表しました。電気力線は、電荷の間に働く電気力を媒介する糸のようなものです。

(1) ファラデーは電気力の向きに沿って電気力線を引きました。正電荷のそばに正電荷を置くと斥力が働き、負電荷のそばに正電荷を置くと引力が働くので、電気力線は、正電荷から出発して負電荷に終端します。

(2) 電気力線は通常は曲線になりますが、曲線の接線の方向は、その位置に正電荷を置いたとき正電荷に働く電気力の向き、つまり、電界ベクトルの向きになります。

(3) 電荷に近いところに別の電荷を置くと強い力が働き、電荷から離れたところに別の電荷を置くと力が弱くなります。この状況を表すために、電気力線は、電荷のそばでは密度が高く、電荷から離れると、密度が低くなるように引きます。つまり、電気力線の密度が電界の強さになります。

(4) 電気力線は、正電荷から出て、負電荷に入り込まないうちに途中で消えてしまうということはありません。途中のある点で消えてしまうのであれば、その点に電荷を置いても力が働かないことになってしまいます。同様に、何もないところから急に電気力線が出発するということもありません。

(5) また、電気力線同士が交差したり分岐することもありません。交差したり分岐するのであれば、交差する点、あるいは分岐する点に電荷を置くと、電荷に働く力の向きが2通りあることになってしまうからです。

従って、正電荷から出た電気力線は、消えることもなく増えることもなく、また、他の電気力線と交わることもなく、負電荷に終端することになります。

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