20-10-2023
Силовая линия, или интегральная кривая — это кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с вектором, являющимся элементом векторного поля в этой же точке. Применяется для визуализации векторных полей, которые сложно наглядно изобразить каким-либо другим образом. Иногда (не всегда) на этих кривых ставятся стрелочки, показывающие направление вектора вдоль кривой.
Различные виды реальных физических полей имеют свои особенности, которые проявляются в изображении интегральных кривых. В частности, электрический заряд является центром, в котором сходятся силовые линии.
Электрическое поле, согласно уравнениям Максвелла и , может быть как потенциальным (обусловлено наличием электрических зарядов), так и вихревым (возникающим за счёт явления электромагнитной индукции), или комбинацией этих двух случаев. Потенциальное электрическое поле имеет интегральные кривые, которые начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном; сила Кулона, действующая на пробный заряд, будет направлена по касательной к интегральной кривой. Силовые линии вихревого поля замкнуты, их плотность в точке пространства определяется величиной производной от магнитной индукции по времени в этой точке, а направление задаётся правилом буравчика.
Согласно уравнениям Максвелла и , и пока неизвестны магнитные монополи, магнитное поле может возникать лишь в результате изменения электрической индукции. Отсюда следует, что магнитное поле является вихревым, а его силовые линии (линии магнитной индукции) всегда замкнуты, то есть дивергенция магнитного поля везде равна 0.
Линии магнитной индукции могут быть наглядно визуализированы при помощи ферромагнитных порошков, помещённых в магнитное поле.
Гравитационное поле в ньютоновском приближении является потенциальным.
Силовые линии векторного поля, применённые для описания мгновенного поля скоростей жидкости или газа, называют линиями тока. Они изображают картину течения в данный момент времени. Для стационарного течения они совпадают с траекториями частиц. Линии тока, выходящие из замкнутой кривой (не лежащей ни одной своей частью вдоль любой линии тока), образуют трубку тока.
Силовые линии векторного поля.
