Напряженность электростатического поля. Электростатическим полем называется поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами

[(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.