Напряженность электрического поля.
Первые сведения об электричестве относятся к эпохе древнего мира. Эти сведения дошли до нас в виде многочисленных легенд. Например, янтарные веретена, которыми пользовались древнегреческие ткачи, после использования начинали притягивать к себе кусочки нитей и другие маленькие предметы. По греческому названию янтаря (электрон) впоследствии такие явления стали называться электрическими.
Основные представления об электричестве сложились уже на рубеже XVIII-XIX веков.
В России изучением электричества занимались Ломоносов и Рихман. Последний погиб при проведении эксперимента с атмосферным электричеством.
В 1802 году академик В. В. Петров открыл, а впоследствии исследовал электрическую дугу.
Электростатика изучает взаимодействие неподвижных электрических зарядов и свойства постоянного электрического поля.
Электрический заряд. Закон Кулона
Во многих науках существуют базовые понятия, которым нельзя дать определения, но можно описать их свойства. В геометрии таким понятием является точка, в электродинамике - заряд.
Заряд q, наряду с массой m, является важнейшей характеристикой частицы. Наличие у тела электрического заряда проявляется в том, что он взаимодействует с другим электрическим зарядом.
Электрическим зарядом называется величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия заряженных частиц.
Электрические заряды могут быть положительными и отрицательными, причем, одноименные заряды отталкиваются, разноименные - притягиваются. Обычно носителем элементарного отрицательного заряда является электрон, а положительного - протон. По модулю значение элементарного заряда равно: e = 1,6·10-19 Кл.
Любые заряды в целое число раз больше элементарного:
q = ±Ne (2.1)
Для электрических зарядов установлен ряд законов: закон квантования заряда, закон сохранения и закон инвариантности заряда. Формула (2.1) выражает закон квантования заряда: электрический заряд квантуется (т. е. может изменяться только порциями или квантами).
Закон сохранения заряда, сформулированный после проведения множества опытов, гласит: в электрически замкнутой системе полный заряд сохраняется.
Экспериментально также установлен закон инвариантности электрического заряда: величина заряда не зависит от скорости, с которой он движется (т. е. инвариантна относительно инерциальных систем отсчета).
Закон Кулона
Закон Кулона установлен экспериментально и позволяет вычислить силу взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.
Для этого Кулон использовал крутильные весы (рис 2.1).
Опыт проходил в два этапа:
1. Изменяли заряды шариков, но расстояние между ними оставляли прежним (r = const). В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия зарядов прямо пропорциональна величинам зарядов. F~q1q2
2. Заряды шариков оставляли неизменными, но изменяли расстояние между ними. В ходе опыта было установлено, что сила взаимодействия между зарядами обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. F~1/r2
Рис. 2.1.
Точечным зарядом называется заряд, расположенный на теле, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстоянием до других тел. Закон Кулона гласит: сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними
(2.2)
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ он равен: 
- электрическая постоянная.
Закон Кулона, записанный для среды: 
(2.3)
Где ε - диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды.
Это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз электрическое поле в диэлектрике меньше, чем в вакууме. Для вакуума ε = 1, для среды ε > 1. Значение определяется по справочнику.
Сила взаимодействия зарядов является силой отталкивания, если заряды одноименные, и силой притяжения - если разноименные (рис. 2.2).
Рис. 2.2
Подчеркнем еще раз. Закон Кулона справедлив для точечных зарядов и тел шарообразной формы.
