题目
等势面与电场线处处正交A. 正确B. 错误
等势面与电场线处处正交
A. 正确
B. 错误
题目解答
答案
A. 正确
解析
考查要点:本题主要考查对等势面与电场线关系的理解,属于电场部分的基础知识。
解题核心:
等势面与电场线正交是电场理论中的重要结论。其核心依据在于:
- 电场线方向表示电势降低最快的方向;
- 等势面上任意一点的电势相等。
若电场线与等势面不垂直,则沿等势面移动电荷时电场力会做功,导致电势变化,这与等势面的定义矛盾。
关键点:
- 电场线与等势面的正交性是电场性质的必然结果,无需额外条件限制。
等势面与电场线正交的推导:
- 电场线方向与电势梯度方向一致:电场强度 $\vec{E}$ 的方向是电势 $V$ 空间变化的负梯度方向,即 $\vec{E} = -\nabla V$。
- 等势面的几何特性:等势面上任意一点的切平面与该点的电场强度方向垂直(因为电场强度方向是电势变化最快的方向)。
- 正交性结论:电场线沿电场强度方向延伸,因此必然与等势面处处正交。
错误认知排除:
- 有人可能认为“特殊场源”会导致非正交,但无论场源如何,上述数学推导均成立,正交性是普遍规律。