Особый вид материи, являющейся носителем взаимодействия неподвижных электрически заряженных тел, называется электростатическим полем.

Электростатическое поле исследуется с помощью пробных зарядов. Пробным зарядом называется заряженное тело, настолько малое, что оно практически не вызывает (вследствие индукции) перераспределения зарядов на окружающих телах.

Электростатическое поле имеет две характеристики: силовую – напряжённость , энергетическую – потенциал j.

Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный пробный заряд, помещенный в эту точку поля:

. (7.6)

Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Единица напряженности электростатического поля – Ньютон на Кулон (): 1 – напряженность электростатического поля в точке, в которой на пробный заряд 1 Кл действует сила 1 Н (1 = 1 ).

Напряженность поля точечного заряда q выражается формулой

(7.7)

Напряженность пропорциональна заряду, создающему поле, и характеризует электростатическое поле в той точке, где пробный заряд находится, но не зависит от пробного заряда.

Для наглядности электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности (силовых линий), которые проводят так, чтобы касательные к ним в каждой точке пространства совпадали по направлению с вектором напряженности в данной точке поля (рис.7.2).

Рис.7.2

Рис.7.3

Густота силовых линий принимается за величину напряженности.

Поле называют однородным, если во всех его точках напряженность одинакова и по величине, и по направлению (). Оно изображается прямыми параллельными линиями, идущими на равных расстояниях друг от друга (например, поле плоского конденсатора).

Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке А каждым из зарядов в отдельности:

(7.8)

Принцип суперпозиции лежит в основе одного из методов расчёта электростатических полей.

Рис.7.4

1) в общем случае (рис.7.4):

(7.9)

где - электрический момент диполя (дипольный момент); - радиус-вектор, проведенный от центра диполя к точке А, в которой рассматривается напряженность; a - угол между плечом диполя и радиусом-вектором .

2) в точке, лежащей на оси диполя (a = 0):

(7.10)

3) в точке, лежащей на перпендикуляре к плечу диполя, восстановленному из его середины :

(7.11)

Механический момент, действующий на диполь с электрическим моментом , помещённый в однородное электростатическое поле напряжённостью :

(7.12)

или М = рЕ sin a, (7.13)

где a = [ ] – угол между направлением вектора электрического момента и вектором напряженности .