¿Por qué las líneas de campo eléctrico divergen de la carga positiva y convergen en la carga negativa?

La intensidad del campo eléctrico en cualquier punto del campo se define por la fuerza del vector sobre la unidad de carga positiva colocada en ese punto. Esta carga utilizada para encontrar la intensidad del campo (intensidad del campo) se llama carga de prueba. Ahora, la línea de campo se define por una línea a la que dichos vectores de intensidad de campo mencionados anteriormente son tangentes en los puntos respectivos.

Si consideramos las líneas de campo de una carga positiva, los vectores de intensidad de campo apuntan lejos de la carga positiva. Ahora, si hay carga negativa en algún lugar del entorno, las líneas de campo originadas en la carga positiva terminarán en carga negativa siempre que el valor de la carga negativa sea el mismo que el de la carga positiva. Recuerde que el número de líneas de campo originadas de la carga positiva es proporcional al valor de la carga y, de manera similar, el número que termina en la carga negativa también es proporcional al valor de la carga negativa. Por lo tanto, si ambas cargas son iguales, todas las líneas que emanan de la carga positiva terminan en la carga negativa. Si el valor de la carga positiva es mayor que el valor de la carga negativa, el número de líneas que terminan en carga negativa será apropiadamente menor que el originado en la carga positiva. Las mentiras restantes que no terminan en la carga negativa van al infinito. Si la carga positiva es menor, todas las líneas que terminan en carga negativa y otro número apropiado de entradas llegan a carga negativa desde el infinito. También debemos recordar que el número de líneas que pasan a través de una superficie de área unitaria, tomadas perpendiculares a la dirección del campo, es proporcional a la intensidad del campo en ese punto. Por lo tanto, en la región de campo fuerte las líneas están llenas y en la región de baja intensidad las líneas son escasas.

Porque así es como elegimos dibujarlos.

Hay una diferencia obvia y medible, pero que llamamos positiva y que negativa, y la dirección del gradiente de flujo, son etiquetas arbitrarias.

La gente del planeta Zog podría llamarlos Flom y Flum, y dibujar la flecha hacia el otro lado. Todavía estarían describiendo el mismo fenómeno físico.

La tangente dibujada en cualquier punto de las líneas de fuerza daría la dirección del movimiento de una partícula cargada positivamente colocada sobre ellas. Como la carga positiva se mueve desde un potencial más alto (otro cuerpo con carga positiva) hacia un potencial más bajo (un cuerpo con carga negativa), las líneas de fuerza se muestran divergentes de un cuerpo con carga positiva y convergiendo en un cuerpo con carga negativa.

Esto es solo una convención. Las líneas de campo nos dicen cómo se movería una carga de prueba positiva si se coloca en una de esas líneas de campo. Por lo tanto, las líneas de campo apuntan lejos de cargas positivas y hacia cargas negativas. Pero en cambio podríamos decir que queremos que las líneas de campo nos digan cómo se mueven las cargas de prueba negativas. Entonces las flechas cambiarían de dirección y alguna persona desprevenida haría la pregunta exactamente opuesta.