1. Взаємодія електричних зарядів. Закон Кулона.

Електричні заряди взаємодіють унаслідок наявності навколо них електричного поля. Електростатика – це теорія, яка вивчає взаємодію та умови рівноваги нерухомих електрично заряджених тіл, а також властивості цих тіл, зумовлені електричними зарядами.

Силу взаємодії двох точкових нерухомих електростатичних зарядів експериментально виміряв франц. вчений Ш.Кулон.

Основний закон електростатики (закон Кулона): сила взаємодії між двома точковими зарядами q₁ і q₂ прямо пропорційна до добутку цих зарядів, обернено пропорційна до квадрату відстані r між ними і напрямлена по прямій, що з’єднує ці звряди : F=k*( q₁*q₂ / r²), де k=1/4πε₀, ε_{0 –} електрична стала (ε₀= 8,85*10^-12 Ф/м ).

Отже, Закон Кулона: F= q₁*q₂ /4πε₀r².

2. Напруженість електричного поля. Принцип суперпозиції.

Силовою характеристикою дії електричного поля на заряди є векторна величина Е, яку називають напруженістю. Вона дорівнює відношенню сили F, що діє з боку поля на нерухомий точковий пробний електричний заряд (q₀), поміщений у точку поля, до величини цього заряду q₀.

= {В/м}.

Якщо напруженість у всіх точках однакова, то напруженість однорідна, у всіх інших випадках – неоднорідна.

Силова лінія – це лінія, дотична до якої в кожній точці збігається з напрямом вектора напруженості електричного поля. Силові лінії відходять від від позитивного заряду і напрямлені до негативного.

Принцип суперпозиції: напруженість Е електростатичного поля, створеного системою точкових зарядів у заданій точці поля, дорівнює геометричній сумі напруженостей поля Е_і всіх точкових зарядів у цій точці: Е=∑Е_і.

3. Теорема Остроградського-Гаусса. Вектор електричної індукції.

Потік напруженості, що пронизує замкнену поверхню, яка охоплює сукупність електричних зарядів, пропорційний до алгебраїчної суми охоплених зарядів: Ф_Е=1/ε₀ ∑q_i

Ве́ктор електри́чної інду́кції — кількісна характеристика електричного поля у суцільному середовищі.

Електрична індукція - вектор D, що дорівнює добутку напруженості електричного поля в діелектрику на його абсолютну діелектричну проникність. Електрична індукція вакууму . Одиницею вимірювання електричної індукції є (Кл/м2) Електрична індукція D постійна в усіх діелектриках. Тому електричне поле в неоднорідному діелектричному середовищі зручніше характеризувати не напруженістю Е, а індукцією D.

4. Потенціал електричного поля.

Потенціал – це енергетични характеристика електричного поля.

Потенціал електростатичного поля у заданій точці – це фізична величина, що чисельно дорівнює роботі, яку виконують сили цього поля для переміщення пробного одиничного заряду із заданої точки у нескінченність.

Або : потенціалом електоростатичного поля називають відношення потенціальної енергії взаємодії заряду з полем до значення цього заряду.

φ= А/q_{0 =} W_п/q₀

Одиниця вимірювання Джоуль на кулон {Дж/Кл} або вольт {В}.

Різниця потенціалів: φ₁- φ₂=U (напруга між двома очками електричного поля).

5. Енергія і густина енергії електричного поля.

Електричне поле — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла.

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля   й вектор електричної індукції  .

У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називають електростатичним полем.

Енергія електричного поля

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію. Енергія електричного поля W задається формулою   , де інтегрування проводиться по всьому простору [1]. Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою 

Енергія електричного поля системи заряджених провідників із зарядами qi дорівнює   , де φi — потенціали провідників.