8.4
W elektromagnetyzmie linie pola elektrycznego — reprezentujące kierunek siły elektrycznej — są zawsze prostopadłe do linii równopotencjalnych, wzdłuż których energia potencjalna pozostaje stała.
Te dwa zestawy prostych przecinają się pod kątem prostym, tworząc trajektorie ortogonalne.
Aby matematycznie zrozumieć pojęcie, rozważmy rodzinę parabol otwierających się wzdłuż osi x, zapisaną jako x = ky², gdzie k jest stałą.
Różniczkowanie równania względem x daje nachylenie stycznej w dowolnym punkcie paraboli.
Aby uogólnić wynik dla wszystkich członków rodziny, eliminacja k daje nachylenie wyrażone przez x i y.
Kierunek prostopadły do tego nachylenia jest dany przez ujemną odwrotność.
Podstawienie y/2x w wyrażeniu nachylenia i przearanżowanie daje równanie dla ortogonalnych trajektorii parabol
Całkowanie tego równania daje ogólne wyrażenie pokazujące rodzinę elipsów centrowanych w początku układu.
Te elipsy przecinają parabole pod kątem prostym, odzwierciedlając sposób, w jaki linie pola elektrycznego przecinają powierzchnie ekwipotencjalne w rzeczywistych układach fizycznych.
Trajektorie ortogonalne opisują relację geometryczną między dwiema rodzinami krzywych, które przecinają się pod kątem prostym. Jednym z ilustrujących…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.