题目
5、在静电场中电场线和等势线的关系是处处正交?A. 对B. 错
5、在静电场中电场线和等势线的关系是处处正交?
A. 对
B. 错
题目解答
答案
A. 对
解析
考查要点:本题主要考查静电场中电场线与等势线的正交关系,属于电场基本性质的理解题。
解题核心思路:
- 电场线方向:电场线的切线方向表示电场强度方向,即电势下降最快的方向。
- 等势线性质:等势线上各点电势相等,沿等势线移动电势不变。
- 正交关系本质:电场强度是电势梯度的负梯度方向,因此电场线必然与等势线垂直。
破题关键点:
- 明确电场线方向与等势线方向的变化关系,理解正交性的数学推导基础(梯度方向与等势面垂直)。
在静电场中,电场线和等势线的关系可以通过以下分析得出:
-
电场强度与电势梯度的关系
电场强度 $\mathbf{E}$ 是电势 $\phi$ 的负梯度,即:
$\mathbf{E} = -\nabla \phi$
这表明电场强度方向始终指向电势下降最快的方向。 -
等势线的几何意义
等势线是电势 $\phi$ 相等的点的集合,其切线方向对应电势变化率为零的方向。因此,等势线的切线方向与电势梯度方向(即电场强度方向)必然垂直。 -
正交性的普遍性
无论电场线是直线还是曲线,只要满足静电场条件(无电荷运动、场强满足 $\nabla \times \mathbf{E} = 0$),电场线与等势线的正交性始终成立。
结论:题目中“处处正交”的描述正确。