Propriétés des lignes de champ électrique

La définition des lignes de champ électrique facilite grandement la visualisation des champs électriques, un champ vectoriel, surtout en présence de nombreuses charges. La correspondance un à un entre le champ électrique et les lignes de champ électrique nécessite que les lignes de champ suivent certaines règles.

Tout d'abord, le champ électrique d'une charge positive doit provenir d'elle. C'est parce que son champ électrique pointe loin d'elle. De plus, comme la magnitude du champ tend vers zéro à l'infini, les lignes de champ en présence d'une seule charge positive doivent également s'étendre à l'infini.

Pour une charge négative, les lignes de champ sont exactement l'opposé. Elles viennent donc de l'infini et aboutissent sur elle.

Comme le champ électrique d'une charge ponctuelle est proportionnel à sa magnitude, le nombre de lignes de champ électrique dans son voisinage l'est également.

Selon la définition, la densité de lignes de champ en tout point de l'espace est proportionnelle au champ électrique en ce point. De plus, le vecteur du champ électrique est tangent à la ligne de champ en ce point. Cela implique donc que les lignes de champ électrique ne peuvent jamais se croiser.

Imaginez un point où les lignes de champ électrique se croisent. Cela implique qu'il existe deux directions du champ en ce point. Cela implique également qu'une charge de test placée en ce point subirait une force nette ayant deux directions. Comme cela est impossible, cette hypothèse est écartée.