Podstawowe pojęcia w elektrostatyce

Każdy ładunek w przestrzeni jest źródłem pola elektrycznego. Dwa ładunki q1 i q2 znajdujące się w odległości r od siebie będą oddziaływać na siebie z siłą F wprost proporcjonalną do iloczynu tych ładunków i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu odległości r między nimi (prawo Coulomba).

 

Jak widać siła ta zależy od rodzaju ośrodka w którym ładunki się znajdują, to przenikalność elektryczna próżni a to przenikalność elektryczna ośrodka.

Natężenie pola elektrycznego E definiuje się jako iloraz siły F działającej na ładunek jednostkowy q w danym punkcie przestrzeni i tego ładunku.

 

Ponieważ siły elektryczne są zachowawcze, wobec tego praca nie będzie zależała od wyboru drogi między dwoma punktami. Jeżeli źródłem pola jest ładunek punktowy Q to energia potencjalna w odległości r od niego jest równa:

 

Iloraz energii potencjalnej pola elektrycznego i jednostkowego ładunku nazywa się potencjałem pola elektrycznego. Jednostką jest wolt (V).Powierzchnia zawierająca punkty o tym samym potencjale to tzw. Powierzchnia ekwipotencjalna.

Różnica potencjałów między dwoma punktami w przestrzeni jest równa ilorazowi pracy, jaka musi być wykonana, aby przenieść ładunek próbny między tymi punktami i tego ładunku. Jest to napięcie elektryczne również wyrażane w woltach.

Podstawowym prawem elektrostatyki jest zasada zachowania ładunku. Wg niej w układzie zamkniętym wypadkowy ładunek nie może ulec zmianie. Ilość ładunku zgromadzonego na danym elemencie objętości to gęstość powierzchniowa ładunku.

Strumieniem pola elektrycznego przez powierzchnię S nazywa się iloczyn skalarny wektora powierzchni S i natężenia pola elektrycznego E. 

 

gdzie jest kątem między tymi wektorami.

Całkowity strumień pola elektrycznego, który przechodzi przez powierzchnię zamkniętą jest równy ilorazowi całkowitego ładunku zgromadzonego na tej powierzchni i przenikalności elektrycznej próżni. Jest to prawo Gaussa.

Ze względu na własności elektryczne materii ciała dzieli się na:

• przewodniki - ciała o małej oporności elektrycznej właściwej
• izolatory - ciała o dużej oporności elektrycznej właściwej.