Prečo sa pohybujú siločiary spolu s nábojom?

Odpoveď získame pomocou jednoduchého myšlienkového experimentu. Predstavme si, že Vlado sedí v presklenom vagóne s priesvitnými stenami. Má v ruke zelenú fixku, ktorou môže kresliť na bočnú sklenú stenu vagóna. Do stredu bočnej sklenej steny vagóna prilepí náboj q.

Vlado chce zostrojiť obrazec siločiar náboja q. Technológia vo Vladovej dobe je veľmi pokročilá. Vlado má množstvo zvláštnych malých škatuliek. Na každej je displej a pohyblivá ručička (viď obrázok). Škatuľky slúžia na automatické meranie intenzity elektrického poľa.

Vlado rozmiestni škatuľky rovnomerne po bočnej stene svojho vagóna. Každá škatuľka obsahuje veľmi malý skúšobný náboj q'. Na displeji zobrazuje škatuľka veľkosť intenzity poľa v mieste škatuľky a jej ručička ukazuje jeho smer.

Škatuľka -- prístroj slúžiaci na zviditeľnenie elektrického poľa náboja q.

Pomocou škatuliek získa Vlado ľahko predstavu o smere a veľkosti intenzity elektrického poľa na bočnej stene svojho vagóna. Napokon fixkou na stene znázorní siločiary náboja q. Keďže sa náboj q voči Vladovi nachádza v pokoji, musí získať obrazec siločiar, o ktorom sme hovorili v predchádzajúcej časti.

Vladov vagón prechádza práve stanicou a pohybuje sa po rovných koľajniciach malou rýchlosťou v voči stanici.

Na stanici stojí na vedľajšej koľaji iný presklený vagón, v ktorom sedí Sandra. Koľaj, na ktorej stojí jej vagón je tak blízko pri koľaji, po ktorej sa práve pohybuje Vladov vagón, že bočné steny míňajúcich sa vagónov sa skoro dotýkajú. Sandra drží červenú fixku a môže ňou kresliť na bočnú stenu svojho vagóna. Vidí cez ňu Vlada a náboj q pohybujúci sa okolo nej rýchlosťou v.

Podlahy a bočné steny Vladovho a Sandrinho vagóna. Steny oboch vagónov sú priesvitné a sú veľmi blízko pri sebe. Sandra a Vlado na ne kreslia siločiary toho istého náboja q.

Predpokladajme, že Sandra je extrémne šikovná a dokáže nakresliť obrazec siločiar za 1 milisekundu. Chce nakresliť obrazec siločiar náboja q v nejakom konkrétnom okamihu, napríklad keď sa náboj nachádza presne vedľa stredu jej steny. Skúsenosť nám hovorí, že v ľubovoľnom konkrétnom okamihu sa Sandra s Vladom zhodne na veľkosti aj na smere síl pôsobiacich na ktorýkoľvek predmet vo Vladovom vagóne a teda aj na Vladove skúšobné náboje q' v jeho škatuľkách. Preto sa môže Sandra spoľahnúť na to, že údaje na Valdových škatuľkách predstavujú intenzitu elektrického poľa aj v jej vagóne. Údaje na nich sú totiž získané zo síl nameraných vo Vladovom vagóne a práve sme povedali, že sú to zároveň aj sily v Sandrinom vagóne. Preto obrazec elektrických siločiar náboja q, ktoré nakreslí v tomto okamihu Sandra sa bude zhodovať s Vladovým.

Vladov obrazec siločiar možno teda považovať aj za Sandrin obrazec siločiar. Keďže Vlado sa voči Sandrinmu vagónu pohybuje, musí sa voči Sandre pohybovať aj jeho obrazec siločiar. Keby ho chcela nakresliť o čosi neskôr, zistila by, že obrázok na bočnej stene jej vagóna sa posunul spolu s nábojom.

Sandra preto dôjde k záveru, že kladný náboj, ktorý sa voči nej pohybuje rovnomerným pohybom po priamke, unáša so sebou svoj obrazec siločiar. Intenzita elektrického poľa naďalej klesá s druhou mocninou vzdialenosti od aktuálnej polohy náboja. Vyzerá to tak, ako na nasledujúcej animácii.

Animácia elektrického poľa náboja q, ktorý sa rovnomerne pohybuje po vodorovnej osi x. Animácia sa automaticky neustále opakuje.