Электрический заряд — физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия. Существует два вида электрических зарядов — положительные и отрицательные.
Минимальным положительным зарядом (+е) обладает протон, минимальным отрицательным зарядом (-е) — электрон.
Электрический заряд дискретен: суммарный положительный заряд тела кратен заряду протона, суммарный отрицательный — заряду электрона.
Суммарный заряд электронейтральных тел равен нулю. Электростатическое взаимодействие — взаимодействие неподвижных заряженных тел или частиц.
Заряды одинакового знака отталкиваются, а противоположных знаков притягиваются друг к другу.
Закон сохранения заряда: в электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной.
Сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме определяется законом Кулона:
где q1 и q2 — заряды, r — расстояние между ними,
Система статических зарядов не может быть устойчивой. Взаимодействие между зарядами передается электромагнитным полем, источником которого являются заряды. Электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света. Электростатическое поле в данной точке характеризуется напряженностью поля.
Напряженность поля — векторная физическая величина, равная отношению силы Кулона, действующей на пробный положительный заряд q0 в данной точке поля, к величине этого заряда:
Единица напряженности — ньютон на кулон (1 Н/Кл).
Напряженность электростатического поля, созданного точечным положительным зарядом q в точке, находящейся на расстоянии r от него,
Сила, действующая на точечный заряд, помещенный в электростатическое поле, напряженность которого E,
Линии напряженности электростатического поля — линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают по направлению с вектором напряженности электростатического поля.
Напряженность электростатического поля пропорциональна степени сгущения линий напряженности поля. Принцип суперпозиции электростатических полей — напряженность поля системы зарядов равна геометрической (векторной) сумме напряженностей полей, созданных каждым зарядом в отдельности:
Внутри заряженной сферы напряженность электростатического поля равна нулю.
Вне заряженной сферы напряженность электростатического поля совпадает с напряженностью поля точечного заряда, равного заряду сферы и помещенного в ее центре. Напряженность поля, созданная бесконечной заряженной плоскостью, зависит от поверхностной плотности заряда а:
