1. Электростатическое по́ле - поле, созданное неподвижными электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).

Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд помещенный в это поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.

Зако́н Куло́на — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов.

Был открыт Кулоном в 1785 г. Проведя большое количество опытов с металлическими шариками, Шарль Кулон дал такую формулировку закона:

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Важно отметить, что для того, чтобы закон был верен, необходимы:

1) точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров,

2) их неподвижность. Иначе уже надо учитывать возникающее магнитное поле движущегося заряда.

В векторном виде закон записывается следующим образом:

где F₁₂ — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; q1,q2 — величина зарядов; r₁₂ — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — r12); k — коэффициент пропорциональности.

В СИ k ≈ 8,987551787·109 Н·м2/Кл2 (или Ф-1·м) и записывается следующим образом:

, где E₀ ≈ 8.854187817·10−12 Ф/м — электрическая постоянная.

2. Электри́ческий заря́д — это свойство материальных тел, выражающееся к способности особого рода взаимодействия; количественная характеристика, показывающая степень возможного участия тела в электромагнитном взаимодействии. Единица измерения заряда в СИ — кулон, в СГС — единица электрического заряда СГСЭ. Впервые электрический заряд был введён в законе Кулона в 1785 году. Заряд в один кулон очень велик. Если бы два заряда (q1=q2=1Кл) расположили в вакууме на расстоянии 1 м, то они взаимодействовали бы с силой 9 * 109 H.

Носителями электрического заряда являются электрически заряженные элементарные частицы — электрон (один отрицательный элементарный электрический заряд) и протон (один положительный элементарный заряд).

Электрический заряд замкнутой системы[1] сохраняется во времени и квантуется — изменяется порциями, кратными элементарному электрическому заряду. Закон сохранения заряда — один из основополагающих законов физики.

Свойства электрического заряда:

Заряд бывает двух видов, называемых положительным и отрицательным:

заряды одного вида отталкиваются друг от друга, заряды разных видов - притягиваются, причем сила отталкивания равна по модулю силе притягивания;

число положительных и отрицательных зарядов во Вселенной одинаковое.

Полный электрический заряд изолированной системы сохраняется.

Электрический заряд релятивистски инвариантен, т. е. его величина не зависит от скорости системы отсчета, как бы велика она ни была.

Величина заряда может принимать только дискретные значения:

минимальный заряд частицы e = 1.60·1019 Кл;

любой заряд q кратен минимальному, т.е. q=Ne, где N - целое число;

минимальные положительный и отрицательный заряды равны по абсолютной величине.

3. Напряжённость электрического по́ля, силовые линии электрического поля.

Напряжённость электрического по́ля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы F, действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

E=F/q₀.

E по сути, задает само векторное поле, поскольку его величина и направление меняется в пространстве от точки к точке.

Силовые линии электрического поля - воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности E электрического поля в этой точке.

Силовые линии электрического поля начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах.

Силовые линии электрического поля не пересекаются.

4. Поток вектора напряженности электрического поля и его физический смысл.

Поток вектора напряженности - физическая величина, характеризующая электрическое поле и равная dФ_E=E_ndS=EdS.

С помощью этой величины можно рассчитать напряженности электрических полей, источниками которых являются не только точечные заряды, но и заряды, распределенные непрерывно по некоторым поверхностям – плоскости, сфере, цилиндру и т. д.

Единица потока вектора напряженности электрического поля – 1В*м.

— векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы F, действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

E=F/q₀.

E по сути, задает само векторное поле, поскольку его величина и направление меняется в пространстве от точки к точке.

Силовые линии электрического поля - воображаемые линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности E электрического поля в этой точке.

Силовые линии электрического поля начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах.

Силовые линии электрического поля не пересекаются.

5. Принцип суперпозиции электрических полей:

Напряженность поля E результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей E₁, E₂,... , создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности: E=∑E_i.

Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов.

6. Электрический диполь. Напряженность электрического поля на оси диполя.

Электрический диполь - Источник электрического поля, создающий такое поле, распределение которого совпадает с распределением электрического поля, создаваемого системой из двух равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов при условии, что размеры этой системы малы по сравнению с расстояниями от неё до рассматриваемых точек поля.

Напряженность поля диполя на продолжении оси диполя в точке А: .

7. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в вакууме:

Теорема: поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленной на E₀.

.