Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле. Всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле. Это поле проявляет себя в том, что помещенный в какую-либо его точку электрический заряд оказывается под действием силы. Следовательно, для того чтобы выяснить, имеется ли в данном месте электрическое поле, нужно поместить туда заряженное тело (в дальнейшем для краткости, мы будем говорить просто заряд) и установить, испытывает оно действие электрической силы или нет. По величине силы, действующей на данный заряд, можно, очевидно, судить об «интенсивности» поля. Мы будем рассматривать электрические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами и называются электростатическими. Итак, для обнаружения и исследования электростатического поля используется пробный заряд – такой точечный положительный заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределение зарядов, создающих поле). Если в поле, создаваемое зарядом q, поместить пробный заряд , то на него действует сила различная в разных точках поля, которая, согласно закону Кулона (2.3), пропорциональна пробному заряду . Поэтому отношение не зависит от и характеризует электростатическое поле в той точке, где пробный заряд находится. Эта величина называется напряженностью и является силовой характеристикой электростатического поля. Напряженность электростатического поля в данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля: (3.1) Как следует из формул (3.1) и (2.2), напряженность поля точечного заряда в вакууме (3.2) Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Если поле создается положительным зарядом, то вектор направлен вдоль радиус-вектора от заряда во внешнее пространство (отталкивание пробного положительного заряда); если поле создается отрицательным зарядом, то вектор направлен к заряду (рис.3.1). рис 3.1 За единицу напряженности электростатического поля принимается напряженность в такой точке, в которой на точечный заряд 1 Кл действует сила в 1 Н. В СИ единица напряженности электростатического поля имеет название вольт на метр и обозначается В/м: [E]=1H/Кл=1В/м Согласно (3.1) сила, действующая на пробный заряд, равна Очевидно, что на всякий точечный заряд q в точке поля с напряженностью будет действовать сила (3.3) В предыдущем параграфе было указано, что сила, с которой система зарядов действует на некоторый не входящий в систему заряд, равна векторной сумме сил, с которыми действует на данный заряд каждый из зарядов системы в отдельности (см. формулу (2.4)). Отсюда вытекает, что напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности: (3.4)

Последнее утверждение носит название принципа суперпозиции (наложения) электростатических полей.

Принцип суперпозиции позволяет вычислить напряженность поля любой системы зарядов. Разбив протяженные заряды на достаточно малые доли dq, любую систему зарядов можно свести к совокупности точечных зарядов. Вклад каждого из таких зарядов в результирующее поле вычисляется по формуле (3.2).

Пример вычисления по принципу суперпозиции.

Графически электростатическое поле изображают с помощью линий напряженности – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора .Густота линий выбирается так, чтобы количество линий, пронизывающих единицу поверхности, перпендикулярной к линиям ,было равно или пропорционально модулю вектора .Тогда по картине линий напряженности можно судить о направлении и величине вектора  в разных точках пространства (рис.3.2).

Линиям напряженности приписывается направление, совпадающее с направлением вектора напряженности. Так как в каждой данной точке пространства вектор напряженности имеет лишь одно направление, то линии напряженности никогда не пересекаются.

Если напряженность поля всюду одинакова по величине и направлению, то такое поле называется однородным, графически оно изображается системой параллельных линий (рис.3.3).

рис 3.2	рис 3.3

На рисунке 3.4 приводится пример неоднородного поля (напряженность поля изменяется по величине или направлению). В месте расположения площадки а напряженность поля примерно в два раза больше, чем в месте расположения площадки б.

Если поле создается точечным зарядом, то линии напряженности – радиальные прямые, выходящие из заряда, если он положителен (рис. 3.5, а), и входящие в него, если заряд отрицателен (рис. 3.5, б).

рис 3.5

рис a)	рис б)

Число линий напряженности, пронизывающих данную поверхность, называется потоком напряженности поля (потоком вектора ).

рис 3.6

Очевидно, такой же поток пронизывает площадку S. Величина есть проекция вектора на направление нормали . Таким образом, поток линий напряженности через плоскую поверхность S в однородном поле равен:

(3.5)

Поток линий напряженности есть скаляр. Из (3.5) видно, что эта величина может быть положительной и отрицательной. Если линии напряженности составляют острый угол с нормалью , то поток будет положительным. Если этот угол тупой , то поток отрицателен.

Пусть требуется определить поток вектора  через произвольно выбранную поверхность в данном неоднородном поле. Эту поверхность можно разбить на бесконечно малые элементы dS, которые можно считать плоскими, а поле возле них – однородным. Поэтому в согласии с (3.5) поток через любой элемент такой поверхности равен . Полный поток через произвольно выбранную поверхность S в любом неоднородном поле равен сумме потоков всех ее элементов:

(3.6)

где знак выражает интегрирование по поверхности S..

Единица потока вектор напряженности: