电力线

[拼音]：dianlixian

[外文]：line of electric force

用来直观地图示电场分布的虚设的有向曲线族，曲线上每一点的切线方向与该点电场方向一致。

17世纪初，“力线”这一术语已在描述有关磁的现象中提到。M.法拉第在研究电磁感应现象时(1831)形成“力线”观念，他用磁力线来描述磁铁周围的“状态”（现在理解为场）。以后在研究电介质性质时，他注意到电介质的极化情况与软铁的磁化情况非常相似，促使他引入电力线来描述带电体周围的“状态”。法拉第并不擅长数学，因此，他几乎完全用几何和物理的术语来说明他所观察到的电磁现象。力线还是他用来批判当时居统治地位的超距作用观念的武器。在他看来，力线是物质的，充满了整个空间；力线好像橡皮筋，在纵向具有张力，在横向彼此排斥；力线从一个带电体联向另一个带电体，从而以张力作用于带电体上，在介质外的空间区域，电介质材料具有聚集电力线的作用，等等。法拉第还进一步设想电力管，它是一些与闭合曲线相交的电力线围成的管子，管中的电力线数为常数；空间任一点垂直于力线的单位截面上的力线数反映了该处的电力强度（即电场强度）。

法拉第的力线观念曾启发W.汤姆孙（即开尔文）对电磁现象同其他物理现象如流体的流动、热流以及固体弹性作对比研究(1847～1854)，并鼓励J.C.麦克斯韦研究建立电磁现象的统一理论(1856～1864)。然而，法拉第赋与电力线过多的物质性质，如看成橡皮筋、具有张力等等，带有机械论色彩。1864年麦克斯韦宣读的一篇论文中去掉了开始曾启发他而其实并不需要的力线模型，仅保留了数学方程组和场（仅作为描述以太状态）观念，并把他的体系定名为“电磁场的动力理论”。在麦克斯韦的电磁理论中，法拉第赋与电力线的力学性质可根据麦克斯韦胁强张量得出。

现在，电力线仅看作描述电场分布的图示法，它比较直观和形象，不仅可用来图示静电场（从而可以图算电场的分布），也可用来图示非稳恒时的电场以及辐射场，至今在物理教学和实用工程中仍广泛采用。

根据电场的性质可导出电力线的若干性质：

（1）静电场中，在没有电荷的空间里，电力线一般不会相交，也不会中断；

（2）静电场中的电力线不会闭合，它总是起于正电荷，止于负电荷；

（3）在静电场中，若孤立带电体系的正、负电荷一样多，则正电荷发出的电力线全部汇集于负电荷；

（4）静电场中电力线与等位面正交；

（5）静电场中导体附近的电力线与导体表面垂直；

（6）静电场中电力线不能起止于同一导体上；

（7）在变化的磁场周围形成环形闭合电力线；

（8）匀速运动的带电粒子的电力线朝赤道面（带电粒子所在处垂直运动方向的平面）方向密集；

（9）辐射场的电力线有垂直径向的横向成分，等等。一些典型情形的电力线分布如图1、图2、图3、图4、图5。然而，以一根根分立的电力线表示电场并不能真正反映电场的空间连续分布，而通过垂直单位截面的电力线数也不能准确反映电场的量值；因此用电力线图示电场只是近似的。与电力线数所对应的严格的物理量是电场强度的通量。通过任意面积 S的电场强度通量定义为电场强度E 对面积的积分

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