سطوح هم پتانسیل

سطح هم پتانسیل سطحی است که از نقاطی با پتانسیل یکسان عبور می کند. کار خالص انجام شده توسط میدان الکتریکی برای حرکت ذرات باردار روی سطح هم پتانسیل صفر است، که با استفاده از معادله 24-5 قابل درک است، این معادله به ما می گوید: W صفر است اگر Vi=Vf . شکل 24-1 یک سری سطوح هم پتانسیل ناشی از یک میدان الکتریکی را نشان می دهد.

با استفاده از تقارن، مشاهده می کنیم که سطوح هم پتانسیل تولید شده توسط یک بار نقطه ای یا یک توزیع متقارن کروی بار، به شکل کره های هم مرکزی هستند که در شکل24-2 (b) نشان داده شده است. برای یک میدان الکتریکی یکنواخت، سطوح هم پتانسیل به شکل صفحه های تخت عمود بر خطوط میدان است. در واقع سطوح هم پتانسیل همیشه عمود بر خطوط میدان الکتریکی هستند. اگر میدان عمود بر سطح هم پتانسیل نباشد مولفه ای روی سطح هم پتانسیل دارد، و این مولفه روی ذره بارداری که در سطح هم پتانسیل حرکت می کند کار انجام می دهد. که ناقض معادله ی است. بنابرای نتیجه می گیریم که میدان الکتریکی هیچ مولفه ای روی سطوح هم پتانسیل ندارد. شکل24-2 خطوط میدان الکتریکی و سطح مقطع سطوح هم پتانسیل را برای میدان یکنواخت، یک بار نقطه ای و یک دوقطبی الکتریکی نشان می دهد.

شکل 24-2، خطوط میدان الکتریکی و سطح مقطع سطوح هم پتانسیل (خط چین ها) برای (a) میدان الکتریکی یکنواخت. (b) بار نقطه ای و (c) یک دوقطبی الکتریکی.