電力線與電磁波

 

靜電場的電力線

電力是一種超距力,兩個帶電體在空間中並不接觸就能互相影響。法拉第想像空間中佈滿電力線,源自正電荷且終於負電荷,線越密集的地方電場越強,電力線永不相交。

在有電荷 qi {i=1,N} 分佈的空間中,其處處的電場向量 E(r) 公式是

E(r) = K Σi=1N qi (r - ri) / |(r-ri)|3

 

利用電腦模擬的方法,我們可以看到電力線的分佈。Gould 一書提出一套在平面作圖上相當有效率的方法,在此我們拿來作觀摩介紹,其步驟是:

(1) 以每個電荷為中心,依其電荷大小,決定其應射出的線條數,安排成等分角度幅射狀射出。

(2) 每條電力線自電荷出發後,循著電場方向一小步一小步走出一條線,直到抵達另一電荷,或者是越行越遠以至於電場越弱而小於某一個值,我們可認為已無電場而停止繼續畫電力線。

(3) 為了提昇速度,在電場較小或遠離電荷的空間位置,用百倍於小步幅的大幅度畫線。(此一技巧純粹是效率考量,並非必須之措施。)

(4) 我們替這個觀摩程式多加了以亂數產生器來隨機地設定電量與位置,來作自動展示之用。

 

觀摩程式:fieldline.f fieldline.f.txt ran3.f ran3.f.txt

 

Gould 原課文參考頁:p1p2