Bir elektrik alanına hareket etmekte serbest bir birim pozitif yük yerleştirilirse, birim pozitif yükün belirli bir yol boyunca hareket etmesi nedeniyle bir kuvvete maruz kalacaktır. Birim pozitif yük, alanda farklı konumlara yerleştirilebilir ve birim pozitif yük, farklı konumlara yerleştirildiğinde farklı yollar izleyecektir. Alandaki elektrostatik kuvvet nedeniyle birim pozitif yükün hareket edeceği yollara elektrik kuvvet çizgileri denir .
Elektrik kuvvet çizgilerinin yönünü, alandaki birim pozitif yükün hareketinin yönü olarak kabul ediyoruz. Ok uçları ile kuvvet çizgilerinin yönünü temsil ediyoruz.
– Q Coulomb’un negatif yükünü alalım. Ayrıca, yük alanındaki bir noktaya bir birim pozitif yük koyalım – Q. Coulomb yasasına
göre , birim pozitif yük, söz konusu negatif yükün merkezine doğru bir çekim kuvveti yaşayacaktır. Birim pozitif yük hareket etmekte serbestse, bu, birim pozitif yükün merkezini ve söz konusu negatif yükün merkezini birleştiren düz çizgi boyunca – Q yüküne doğru hareket edecektir.
Birim pozitif yükün söz konusu negatif yüke doğru hareket ettiği çizgi, elektrik kuvvet çizgisi olarak tanımlanır. Birim pozitif yükü alanın herhangi bir yerine yerleştirirsek, bu yeni nokta boyunca kuvvet çizgisi yaratılır.
Şimdi, + Q coulomb’un pozitif yükünü alalım. Alandaki bir noktaya birim pozitif yük yerleştiriyoruz.
Coulomb yasasına göre, birim pozitif yük itici bir kuvvete maruz kalacaktır.
Birim pozitif yük serbest hareket ettiğinden, bu, birim pozitif yükün merkezini ve söz konusu pozitif yükü birleştiren düz çizgi boyunca uzaklaşacaktır. Birim pozitif yükün söz konusu pozitif yükten uzaklaştığı çizgi, bir elektrik kuvvet çizgisidir. Benzer şekilde, birim pozitif yükü alanın herhangi bir yerine yerleştirirsek, bu yeni nokta boyunca kuvvet çizgisi yaratılır.
Elektrik alanındaki sonsuz sayıda noktaya bir birim pozitif yük yerleştirebileceğimiz için , teorik olarak bir elektrik yükünün alanında oluşturulan sonsuz sayıda kuvvet çizgisi olacaktır . Ancak matematiksel olarak, alandaki elektrik yükünün etkisini temsil etmek için, bir elektrik yükünden kaynaklanan toplam kuvvet çizgilerinin sayısı, Coulomb cinsinden ölçülen elektrik yükünün değerine eşit olarak alınır. Bu, bir Q Coulomb yükünün, onu çevreleyen Q sayıda kuvvet çizgisi yaydığı anlamına gelir.
Şimdi, pozitif yüklü bir + Q Coulomb nesnesini ve bir negatif yüklü – Q Coulomb nesnesini aşağıda gösterildiği gibi yan yana yerleştirelim. Bu iki yüklü nesne arasındaki herhangi bir noktaya bir birim pozitif yük yerleştirelim. Birim pozitif yük, negatif yüklü nesne tarafından bir çekim kuvveti ve pozitif yüklü nesne tarafından bir itme kuvveti yaşayacaktır. Etki çekim ve itme kuvveti nedeniyle, birim pozitif yük, + Q yüklü nesnenin merkezinden – Q yüklü nesnenin merkezine doğru eğri bir çizgi boyunca hareket edecektir. Diğer kuvvet çizgilerini göz önünde bulundurarak elektrik alanını aşağıdaki gibi çizebiliriz.
Şimdi, + Q Coulomb’a sahip iki pozitif yüklü nesneyi aşağıda gösterildiği gibi yan yana yerleştirelim. Yüklü nesnelerden herhangi birinin herhangi bir noktasına bir birim pozitif yük yerleştirelim. Birim pozitif yük, birim pozitif yükün yerleştirildiği + Q yükü kadar bir itme kuvveti yaşayacaktır. Birim pozitif yük ayrıca yakındaki + Q yükü tarafından başka bir itici kuvvete maruz kalır. Her iki taraftan gelen bu iki itme kuvvetinin etkisiyle, birim pozitif yük aşağıda gösterildiği gibi her iki + Q yükünden uzaklaşacaktır. Diğer kuvvet çizgilerini göz önünde bulundurarak elektrik alanını aşağıdaki gibi çizebiliriz.
Elektrik Kuvvet Çizgilerinin Özellikleri
- Her bir elektrik kuvvet çizgisi , kavramsal olarak, herhangi bir fiziksel varlığı olmadığı hayal edilir.
- Bir yük gövdesinden yayılan toplam kuvvet çizgilerinin sayısı, Coulomb’da ölçülen cismin yüküne eşittir.
- Her elektrik kuvvet çizgisi, pozitif yükten kaynaklanır ve negatif yüke son verir.
- Bir elektrik kuvvet doğrusu üzerinde herhangi bir noktada çizilen teğet, alanın o noktasındaki elektrik alanının yönünü gösterir.
- Her bir elektrik kuvvet çizgisi, normal olarak yük gövdesinin yüzeyinden yayılır.
- Elektrik kuvvet hatları sadece boyuna büzülebilir.
- Elektrik kuvvet çizgileri yanal olarak genişleyebilir.
- Hiçbir iki elektrik kuvvet çizgisi birbirini kesmez.
- Aynı yöndeki elektrik kuvvet çizgileri birbirini iter.
- Zıt yönlü elektrik kuvvet çizgileri birbirini çeker.
- İletkenin içinde hiçbir kuvvet çizgisi olamaz.
