1.3. Закон Кулона

Два точкових вакуумі взаємодіють між собою із силою, яка прямо пропорційна добуткові цих зарядів і обернено пропорційна відстані між ними

(1.5)

де - вектор сили взаємодії між собою електричних зарядів, Н; q₁ і q₂ – величина електричних точкових зарядів, Кл; – діелектрична стала, Ф/м; R – відстань між зарядами, м; - безрозмірний одиничний радіус-вектор, який визначає напрям дії сили F і визначається за модулем як. .

Діелектрична стала в системі СІ має такий зміст

(1.6)

де с – швидкість світла у вакуумі, .

Однойменні заряди відштовхуються, а однойменні притягуються.

1.4. Напруженість електростатичного поля

Якщо в (1.5) прийняти q₂ = 1, тоді отримаємо величину сили, з якою діє електричне поле в даній точці на одиницю заряду

(1.7)

Цю характеристику називають напруженістю електростатичного поля в даній її точці. Позначимо надалі її буквою E. Напруженість електричного поля – це сила, із якою діє дане поле на одиницю заряду, розташованого в даній точці поля. При цьому не має значення якою системою зарядів це поле створено.

Для практичного визначення напруженості електричного поля в даній його точці необхідно в цю точку внести пробний заряд і виміряти силу, із якою подіяло поле на цей заряд. Тоді згідно (1.7) матимемо

, (1.8)

де – напруженість електричного поля в даній точці, Н/Кл; – сила, з якою подіяло електричне поле на заряд, внесений в дану його точку, Н; Q₁ – величина заряду, яким створено електричне поле, Кл.

Отже, наразі напруженість електричного поля слід розглядати як

(1.9)

де q_вн – електричний заряд, внесений в електричне поле, Кл.; – миттєве значення вектора сили, взаємодії зарядів: заряду Q, яким створено електричне поле і заряду q_вн, внесеного в це поле, Н.

1.5. Напруженість електростатичного поля системи зарядів

Якщо є система електричних зарядів Q₁, Q₂…Q_і­… Q_n і напруженість електричного поля кожного з них відповідно є , … … , то результуюче (сумарне) електричне поле, яке створене сукупністю всіх зарядів, буде

= + +…+ +…+ , (1.10)

або

. (1.11)

Отже для отримання напруженості електричного поля системи зарядів необхідно знаходити геометричну суму векторів напруженості кожного із них окремо взятого.

1.6. Потенціал електричного поля.

Енергія електричного поля має вид потенціальної, тобто запасеної в її джерелі, та і енергії електромагнітних перетворень, яка проявляється вена слідок зміни в часі та просторі як електричних зарядів, так і електричного поля як самостійної субстанції електромагнетизму.

Силовою характеристикою електричного поля є його напруженість, а потенціальною – потенціал.

Згідно (1.8) на одиничний пробний заряд, що є на відстані R від центру джерела поля – електричного заряду Q, діє сила, вектор якої має величину . Під дією цієї сили одиничний пробний заряд рухався би в просторі доти, доки ця сила не стала би дорівнювати нулю. Якщо джерело поля – заряд Q є позитивним, тоді, як бачимо із (1.7), це станеться при . При цьому полем була би виконана робота

(1. 12)

де j - фізична величина, яка має розмірність роботи (енергії), віднесеної до одиниці заряду, Дж/Кл; а – координата точки поля, в якій спочатку знаходився пробний одиничний заряд, м; – сила, яка діяла би на заряд у процесі його переміщення, Н; – елемент відстані, яку пройшов би заряд, м.

Фізична величина j, називається потенціалом електричного поля в заданій його точці. Для його виміру в системі СІ введена одиниця – Вольт. Робота, яку виконувало би поле по переміщенню заряду Q із заданої точки а в точку р, де потенціал, умовно прийнятий нульовим, буде

, (1. 13)

де А – робота, яку виконує або може виконати електричне поле, Дж; – вектор напруженості електричного поля, Н/Кл; l – елемент відстані, на яку перемістився би заряд, м.

Для виміру напруженості електричного поля використовується одиниця Вольт метр (В м)