电场线和等势面一定垂直吗

电场线和等势面确实总是相互垂直的。这一关系源于电场的基本性质，电场线表示电场强度的方向，而等势面是电势相等的点组成的曲面。电场中某点的电场强度方向与该点等势面垂直，因为沿着等势面移动电荷不需要做功，电场力必须与等势面垂直才能保证这一点。这种垂直关系在点电荷、均匀电场等各种电场中都成立，是静电学中的基本规律。

电场线与等势面的垂直关系可以通过数学证明。电势梯度与电场强度大小相等、方向相反，而梯度方向总是垂直于等势面。这意味着电场线作为电场强度的方向线，必须与等势面保持正交。这一特性使得我们能够通过绘制电场线和等势面来直观理解电场的分布，帮助计算电场中任意点的电场强度和电势值，是电磁学中的重要概念。