Почему у бесконечно заряженной нити вектор напряженности всегда перпендикулярен нити?

Физика 11 класс Электрическое поле бесконечно заряженная нить вектор напряженности перпендикулярность физика электростатика Новый

Чтобы понять, почему вектор электрической напряженности у бесконечно заряженной нити всегда перпендикулярен самой нити, давайте рассмотрим несколько ключевых моментов.

• Симметрия заряженной нити: Бесконечно заряженная нить обладает цилиндрической симметрией. Это означает, что распределение заряда по нити одинаково во всех направлениях вокруг нее.
• Принцип суперпозиции: Электрическое поле создается каждым элементом заряда на нити. Если мы возьмем небольшой элемент длины нити, он будет создавать электрическое поле в пространстве вокруг себя.
• Компоненты электрического поля: Рассмотрим элементарный заряд dQ на нити. Он создает вектор электрической напряженности dE, который направлен от этого заряда. Если мы разложим этот вектор на компоненты, то можно заметить, что все горизонтальные (параллельные нити) компоненты электрического поля от симметрично расположенных зарядов будут взаимно уничтожаться. Это происходит потому, что для каждого заряда dQ на одной стороне нити есть заряд dQ на противоположной стороне, который создает электрическое поле в противоположном направлении.
• Итоговое поле: В результате, остаются только вертикальные (перпендикулярные) компоненты электрического поля, которые складываются. Таким образом, итоговое электрическое поле E будет направлено перпендикулярно к нити.

Таким образом, благодаря цилиндрической симметрии и принципу суперпозиции, можно утверждать, что вектор напряженности электрического поля у бесконечно заряженной нити всегда перпендикулярен самой нити.