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電力線

電力線

電力線(electric line of force)圖示電場分佈的虛設的有向曲線族。曲線上每一點的切線方向與該點電場方向一致。電力線形象直觀,不僅可以圖示靜電場,也可圖示非穩恆時的電場以及輻射場,在物理教學和工程中廣泛採用。根據電場的性質可確定電力線的若干性質。

基本定義


①在靜電場中,電力線不閉合,起於正電荷,止於負電荷。
②若孤立帶電體系的正、負電荷一樣多,則正電荷發出的電力線全部彙集於負電荷。
③在沒有電荷的空間里,電力線不相交也不中斷。
電力線
電力線
電力線
電力線
④電力線與等勢面正交。⑤在導體附近,電力線與導體表面垂直,電力線不能起止於同一導體上。
在變化磁場產生的有旋電場中,電力線環形閉合,圍繞著變化磁場。電力線描繪了電場的走向和空間分佈,電力線的疏密反映了各處電場的強弱,電力線還有助於了解電場的性質(如是否有源,是否有旋)。但是,分立的曲線、粗略的疏密不能準確地反映電場的連續分佈和各處的強弱,電力線只是近似的圖示。與電力線根數對應的嚴格的物理量是電通量。

電力線通信技術


電力線
電力線
電力線通信技術(Power Line Communication)簡稱PLC,是指利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。由於該技術發展已有幾十年歷史,故其技術本身而言已非常成熟,目前在多種場合使用的低速(1200bps以下)電力載波已很普遍。
PLC作為利用電力線組網的一種接入技術,提供寬頻網路“最後一公里”的解決方案。它是利用電力線作為通信載體,使得PLC具有極大的便捷性,只要在房間任何有電源插座的地方,不用撥號,就立即可享受高速網路接入,從而實現集數據、語音、視頻,以及電力於一體的“四網合一”!
電力線
電力線
電力線
在研究電子、電荷時,為了形象地說明電場的分佈,引入了電力線的概念。電力線越集中,此處電場強度越大。電力線由正電子出發,到達負電子。在電鍍中,電力線用於描述陰陽極之間電流密度的分佈,電力線越集中,該處的電流密度越大。電鍍的尖端效應正是由於電力線分佈不均勻而造成的。同樣,電鍍中的電力線也是從陽極出發,到達陰極。
在帶電體周圍的空間中畫出的一些假想的線,用來形象地描繪電場。在電場中任一點上的電力線方向(切向)平行於該點的電場強度 E的方向。對於垂直於電場強度 E方向的小面積上,使電力線的面密度(即摺合成單位面積的電力線數)與 E的數值成正比。按此規則作出的電力線,不僅能根據其方向表示電場強度的方向,同時也能根據其疏密表示電場強度的大小。
圖2 兩同號點電荷間的電力線
圖2 兩同號點電荷間的電力線
在靜電場中,電力線自正電荷發出而終止於負電荷(圖1)。兩根電力線不能相交,在電場強度為零的某些點除外(圖2)。電力線與等位面處處正交,與導體表面亦正交。
在時變電磁場中,電力線可能是圍繞磁力線的閉合線。
如以d l表示電力線上的線元,根據d l與 E方向一致,可得電力線所滿足的微分方程
1/[(4*π*ε0)^0.5]=(e^3*E)^0.5
式中d χ、d y、d z分別是d l在X、 Y、 Z直角坐標軸方向的投影; Ex、 Ey、 Ez分別是 E在X、 Y、 Z方向的分量。描繪出電場中電力線,可以得到電場分佈的圖像。一般情形下,要準確地作出電力線的圖像,需要作大量的計算。工程上常用一些法則求出電場的分佈的近似情況。