Każdy ładunek elektryczny w określony sposób zmienia właściwości otaczającej go przestrzeni – tworzy pole elektryczne. Pole to objawia się tym, że na inny, „próbny” ładunek, umieszczony w dowolnym jego punkcie, działa siła. Doświadczenie pokazuje, że siłę działającą na ładunek stacjonarny Q można zawsze przedstawić wzorem , gdzie jest napięciem pole elektryczne. Natężenie pola wyraża się w woltach na metr (V/m). Fakty doświadczalne wskazują, że natężenie pola układu stacjonarnych ładunków punktowych jest równe sumie wektorowej natężeń pól, jakie wytworzyłby każdy z ładunków z osobna: .
To stwierdzenie nazywa się zasadą superpozycji pól elektrycznych.
Równania opisujące pole elektrostatyczne w próżni mają postać: 
(1)
– wektor natężenia pola elektrycznego, r – gęstość ładunku, e 0 – stała elektryczna.
Dla pola elektrostatycznego, z wyjątkiem równania różniczkowe(1) obowiązuje relacja całkowa zwana twierdzeniem Gaussa.
Twierdzenie Gaussa. Strumień wektora przez dowolną zamkniętą powierzchnię S jest równy algebraicznej sumie ładunków wewnątrz tej powierzchni podzielonej przez e 0 .
Twierdzenie to służy do obliczania pól dla symetrycznego rozkładu ładunku. Na przykład w przypadku równomiernie naładowanej nieskończonej nici, nieskończonego cylindra, kuli, kuli.
Pole wektorowe, którego zwinięcie wynosi zero, nazywa się potencjałem. Pole elektrostatyczne jest potencjalne, ponieważ
Linie natężenia pola elektrostatycznego zaczynają się od ładunków dodatnich i kończą na ładunkach ujemnych.
Na mocy (2) w polu elektrostatycznym praca sił pola podczas przemieszczania ładunku z jednego punktu do drugiego nie zależy od drogi, po której odbywa się ten ruch, lecz zależy jedynie od punktów początkowych i końcowych ładunku. ścieżka. 
Udowodnijmy to.
Rozważmy ruch z punktu A do punktu B po ścieżce G 1 i ścieżce G 2. Praca sił polowych podczas przemieszczania się jednostkowego ładunku dodatniego pętla zamknięta, składający się ze ścieżek Г 1 i Г 2, jest równy
zgodnie z twierdzeniem Stokesa całka ta jest równa , gdzie S jest powierzchnią rozpiętą przez rozpatrywany kontur. Ale ze względu na (2) ==0. Zatem = 
=
=0, czyli
.
Ponieważ zwijanie gradientu jest zawsze równe zero decyzja ogólna równanie (2) jest
Znak minus powstał historycznie; nie ma fundamentalnego znaczenia. Ale dzięki temu znakowi wektor napięcia jest skierowany w stronę malejącego potencjału. Potencjał elektrostatyczny j jest równy stosunkowi energii potencjalnej oddziaływania ładunku z polem do wielkości tego ładunku. Różnica potencjałów między dwoma punktami pola, która określa pracę pola elektrostatycznego w celu przeniesienia ładunku z jednego punktu do drugiego, ma bezpośrednie znaczenie fizyczne.
Pole elektrostatyczne opisuje się równaniami (1) lub równaniem Poissona dla potencjału skalarnego j:
Rozwiązanie równania (4) ma postać:
(5)
Pole elektryczne jest tworzone ładunki elektryczne lub po prostu naładowane ciała, a także działa na te obiekty niezależnie od tego, czy są w ruchu, czy nieruchome. Jeżeli ciała naładowane elektrycznie są w danym układzie odniesienia nieruchome, to ich oddziaływanie odbywa się poprzez pole elektrostatyczne. Siły działające na ładunki (naładowane cząstki) z pola elektrostatycznego nazywane są siłami elektrostatycznymi.
Ilościowa charakterystyka działania siły pola elektrycznego na naładowane cząstki i ciała wielkość wektorowa E, zwane natężeniem pola elektrycznego.
Rozważmy ładunek q jako „źródło” pola elektrycznego, w które w odległości r, tj. ładunek nie powodujący redystrybucji ładunków tworzących pole. Następnie, zgodnie z prawem Coulomba, na ładunek próbny będzie działać siła
Stąd, wektor natężenia pola elektrostatycznego w danym punkcie jest liczbowo równa sile , działając na testowany ładunek dodatni q/ umieszczony w tym punkcie pola
Gdzie – promień jest wektorem narysowanym od ładunku punktowego do badanego punktu pola. Jednostką napięcia jest =/. Napięcie jest kierowane wzdłuż promienia – wektora poprowadzonego od punktu, w którym znajduje się ładunek, do punktu A (od ładunku, jeśli ładunek jest dodatni, i w kierunku ładunku, jeśli ładunek jest ujemny).
Pole elektryczne nazywa się jednorodnym, jeśli jego wektor natężenia jest taki sam we wszystkich punktach pola, tj. pokrywa się zarówno pod względem wielkości, jak i kierunku. Przykładami takich pól są pola elektrostatyczne równomiernie naładowanej nieskończonej płaszczyzny kondensator płaski z dala od krawędzi pokryw. Dla obraz graficzny pole elektrostatyczne wykorzystuje linie siły ( linie napięcia) - wyimaginowane linie, do których styczne pokrywają się z kierunkiem wektora natężenia w każdym punkcie pola (ryc. 10.4. - przedstawione liniami ciągłymi). Gęstość linii zależy od modułu naprężenia w danym punkcie przestrzeni.
Linie napięcia są otwarte – zaczynają się od ładunków dodatnich, a kończą na ładunkach ujemnych. Linie energetyczne nie przecinają się nigdzie, ponieważ w każdym punkcie pola jego natężenie ma jedną wartość i określony kierunek.
Rozważmy pole elektryczne dwóch ładunków punktowych q 1 I q 2 .
 |
Niech będzie natężeniem pola w tym punkcie A, utworzone przez opłatę q 1(bez uwzględnienia drugiego ładunku) i jest natężeniem pola ładunku q 2 (bez uwzględnienia pierwszego ładunku). Natężenie powstałego pola (w obecności obu ładunków) można wyznaczyć korzystając z zasady dodawania wektorów (zgodnie z zasadą równoległoboku, rys. 10.5).
Natężenie pola elektrycznego z kilku ładunków wynosi ok zasada superpozycji pól elektrostatycznych, według jakiego napięcia wynikowe pole wytworzone przez układ ładunków jest równe sumie geometrycznej natężeń pól wytworzonych w danym punkcie przez każdy z ładunków z osobna.
Jednym z głównych problemów elektrostatyki jest estymacja parametrów pola dla zadanego, stacjonarnego rozkładu ładunków w przestrzeni. Jeden ze sposobów rozwiązania takich problemów opiera się na zasada superpozycji . Jego istota jest następująca.
Jeżeli pole jest utworzone przez kilka ładunków punktowych, to na ładunek próbny q działa ładunek qk z taką samą siłą, jak gdyby nie było innych ładunków. Wynikową siłę określa się za pomocą wyrażenia:
Ponieważ , to także wynikowe natężenie pola w miejscu, w którym znajduje się ładunek próbny przestrzega zasady superpozycji :
 |
(1.4.1) |
Związek ten wyraża zasadę superpozycji lub superpozycja pól elektrycznych i reprezentuje ważna własność pole elektryczne. Natężenie powstałego pola, czyli układu ładunków punktowych, jest równe sumie wektorowej natężeń pól wytworzonych w danym punkcie przez każdego z nich z osobna.
Rozważmy zastosowanie zasady superpozycji w przypadku utworzonego pola Układ elektryczny dwóch ładunków znajdujących się w odległości między ładunkami równej l(ryc. 1.2).
Ryż. 1.2
Pola utworzone przez różne ładunki nie wpływają na siebie, dlatego wektor powstałego pola kilku ładunków można znaleźć korzystając z zasady dodawania wektorów (reguły równoległoboku)
 .
|
W tym przypadku
I 
Stąd,
 |
(1.4.2) |
Spójrzmy na inny przykład. Znajdźmy natężenie pola elektrostatycznego mi utworzone przez dwa ładunki dodatnie q 1 I q 2 w tym punkcie A, położony w pewnej odległości r 1 od pierwszego i r 2 z drugiego ładunku (ryc. 1.3).
Ryż. 1.3
Skorzystajmy z twierdzenia cosinus:
| (1.4.3) |
Gdzie 
.
Jeśli pole zostało utworzone a nie opłaty punktowe, a następnie w takich przypadkach użyj zwykłej techniki. Ciało dzieli się na nieskończenie małe elementy i określa się natężenie pola wytworzonego przez każdy element, a następnie całkuje je w całym ciele:
| (1.4.4) |
Gdzie jest natężenie pola spowodowane naładowanym elementem. Całka może być liniowa, po powierzchni lub po objętości, w zależności od kształtu ciała. Aby rozwiązać takie problemy, użyj odpowiednich wartości gęstości ładunku:
– liniowa gęstość ładunku, mierzona w C/m;
– gęstość powierzchniowaładunek mierzony w C/m2;
– objętościowa gęstość ładunku, mierzona w C/m3.
Jeśli pole tworzą naładowane ciała o złożonym kształcie i nierównomiernie naładowane, to stosując zasadę superpozycji, trudno jest znaleźć powstałe pole.
ze wzoru (1.4.4) widzimy, że jest to wielkość wektorowa:
 |
(1.4.5) |
Dlatego integracja może nie być łatwa. Dlatego do obliczeń często stosuje się inne metody, które omówimy w kolejnych tematach. Jednak w niektórych stosunkowo prostych przypadkach wzory te umożliwiają obliczenia analityczne.
Jako przykłady możemy rozważyć liniowy rozkład ładunku lub kołowy rozkład ładunku.
Wyznaczmy natężenie pola elektrycznego w tym punkcie A(Rys. 1.4) w odległości x od nieskończenie długiego, liniowego, równomiernie rozłożonego ładunku. Niech λ będzie ładunkiem na jednostkę długości.
Ryż. 1.4
Uważamy, że x jest małe w porównaniu z długością przewodnika. Wybierzmy taki układ współrzędnych, aby oś Y pokrywała się z przewodnikiem. Element długości dy, niesie ładunek Natężenie pola elektrycznego wytworzonego przez ten element w punkcie A.