2014-02-09
888
Электростатическим полем называется поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами.
Электростатическое поле описывается двумя величинами: потенциалом (энергетическая скалярная характеристика поля) и напряженностью (силовая векторная характеристика поля).
Напряженность электростатического поля – векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд 
, помещенный в данную точку поля. 
Единица напряженности электростатического поля – ньютон на кулон
[(Н/Кл): 1 Н/Кл = 1 В/м ], где В (вольт) – единица потенциала электростатического поля.
Напряженность поля точечного заряда в вакууме (и в диэлектрике)
, 
, (5)
где 
– радиус-вектор, соединяющий данную точку поля с зарядом q.
В скалярной форме
(6)
Направление вектора 
совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.
Если поле создается положительным зарядом, то вектор направлен вдоль радиуса-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда). Если поле создается отрицательным зарядом, то вектор направлен к заряду (притяжение).
Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора (рис.(а)).
Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются. Для однородного поля (когда вектор напряженности в любой точке постоянен по модулю и направлению) линии напряженности параллельны вектору напряженности.
Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен, и входящие в него, если заряд отрицателен (рис.(б)).
4. Поток вектора
Чтобы с помощью линий напряженности можно было характеризовать не только направление, но и значение напряженности электростатического поля, их проводят с определенной густотой: число линий напряженности пронизывающих единицу площади поверхности, перпендикулярную линиям напряженности, должно быть равно модулю вектора .
Тогда число линий напряженности, пронизывающих элементарную площадку dS равно
, (7)
где 
– проекция вектора на нормаль 
к площадке dS. (Вектор – единичный вектор, перпендикулярный площадке dS). Величина
(8)
называется потоком вектора напряженности через площадку dS.
Здесь 
– вектор, модуль которого равен dS, а направление вектора совпадает с направлением к площадке.
Поток вектора сквозь произвольную замкнутую поверхность S
. (9)
