전기기사 전기력선의 성질 — 방향·교차 금지·등전위면과의 관계

전기력선은 전계를 눈에 보이게 그린 선이다. 각 점에서 전기력선의 방향은 그 점의 전계 방향과 일치하고, 선의 밀도는 그 점에서 전계의 크기를 나타낸다. 전기력선은 양전하(정전하)에서 나와서 음전하(부전하)로 들어간다. 거꾸로 부전하에서 시작해 정전하에서 그친다고 하면 틀린 설명이 된다.

전기력선은 서로 교차하지 않는다. 전계가 0이 아닌 곳에서는 한 점에 전계의 방향이 하나뿐이므로 두 전기력선이 교차할 수 없다. 전하가 없는 곳에서는 전기력선이 새로 생기거나 없어지지 않으며, 전기력선은 그 자신만으로 폐곡선을 이루지 않고 반드시 전하에서 시작해 전하에서 끝난다.

도체와 만나는 관계도 정해져 있다. 정전 평형 상태의 도체 내부에서는 전계가 0이므로 전기력선이 존재할 수 없다. 도체 표면은 등전위면이고 전계는 표면에 수직으로 향하므로, 전기력선은 도체 표면과 항상 직교한다.

전기력선은 전위가 높은 점에서 낮은 점을 향해 나아간다. 낮은 곳에서 높은 곳으로 향한다는 보기는 방향을 거꾸로 쓴 것이다. 또 전위가 같은 점들을 이은 면이 등전위면인데, 전기력선은 등전위면과 평행하지 않고 직교한다.

단위 전하에서 나오는 전기력선의 수는 진공 중에서 1/ε₀개로 정해진다. 이는 가우스 법칙에서 전하 q로부터 나오는 전속이 q/ε₀임을 이용해 전하량에 비례하도록 전기력선 수를 배정한 것이다.