Взаимодействие между покоящимися зарядами осуществляется через электрическое поле. То есть, всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электрическое поле, существующее независимо от присутствия других зарядов. Для выявления электрического поля в некоторой точке пространства нужно поместить в нее некоторый "пробный" заряд q0. По величине кулоновской силы, действующей на него, можно будет судить об интенсивности электрического поля:

.

Из формулы видно, что зависит от q0, однако отношение уже не зависит от величины пробного заряда и поэтому может служить характеристикой электрического поля. Эта векторная величина называется напряженностью электрического поля в данной точке:

.

Напряженность является силовой характеристикой электрического поля и численно равна силе, действующей на единичный положительный заряд, находящийся в данной точке. Вектор направлен от заряда, если он положителен, и к заряду, если он отрицателен. Отсюда следует, что на любой заряд q, помещенный в точку с напряженностью , будет действовать сила

Как уже отмечалось, результирующая сила, с которой система зарядов действует на не входящий в нее заряд, равна векторной сумме отдельных сил . Отсюда следует, что напряженность электрического поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый заряд в отдельности

.

Это утверждение носит название принципа суперпозиции электрических полей. Данный принцип позволяет вычислить напряженность поля любой системы зарядов, в том числе разбив протяженные заряды на достаточно малые доли.

Электрическое поле можно описать, указав для каждой точки величину и направление вектора напряженности . Графически оно описывается силовыми линиями, касательная к которым в каждой точке совпадает с направлением вектора , а число линий, пронизывающих единицу перпендикулярной поверхности, численно равно E. Силовые линии нигде, кроме зарядов, не начинаются и не оканчиваются.

Другой – энергетической – характеристикой электрического поля является потенциал.

Работа кулоновских сил

,

где Wpi – потенциальная энергия заряда q0 в поле заряда q, равная

.

Для одной и той же точки поля отношение Wp/q0 будет одним и тем же для любой величины q0. Эта величина называется потенциалом электрического поля в данной точке.

Потенциал численно равен работе, которую надо совершить над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки на бесконечность.

За единицу потенциала принимают потенциал, необходимый для перемещения заряда в 1Кл с совершением работы в 1Дж: 1 В = : [j]= 1 В.

Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом j можно определить следующим образом:= –grad j, или .

Энергия заряженного плоского конденсатора (заряды на его пластинах q и –q, а потенциалы – φ+ и φ–)

.

Так как q = C(φ+ – φ–) = СU, то

.

Энергия электрического поля в общем виде (после замены емкости на ее выражение

):

,

где V – объем пространства между пластинами конденсатора, в котором сосредоточено все электрическое поле.

Если электрическое поле однородно, то плотность энергии электрического поля

.

В изотропном диэлектрике (κ = const) ||, то есть