elektostatiikasta

Elektostatiikka on fysiikan osa-alue, joka tutkii staattisia sähkövarauksia sekä niihin liittyviä voimia, kenttiä ja potentiaaleja. Keskeinen periaate on, että varaukset vaikuttavat toisiinsa sähköisesti riippumatta niiden aineesta ja ympäristöstä, kun varaukset ovat suurin piirtein pysyviä ajan kuluessa.

Coulombin lain mukaan kahden varauksen välinen voima on F = k q1 q2 / r^2, jossa k on vakio ja r on varausten välinen etäisyys. Sähkökenttä E määrittää voiman per yksikkövaraus, ja voima kappaleesta, jonka varaus on q, on F = qE. Sähköpotentiaali V kuvaa potentiaalista energiaa per varaus, ja kenttä sekä potentiaali liittyvät toisiinsa. Superpositionin periaatteen mukaan usean varauksen kokonaiskenttä on näiden yksittäisten kenttien summa. Dielektriset aineet vaikuttavat kenttään muuttamalla ympäristön permittiiviteettiä.

Gaussin laki ilmaisee kentän ja varausten suhteen suureen integralin kautta: ∮ E·dA = Q_encl / ε0. Tässä ε0 on tyhjiön permittiviteetti, ja materiaalit voivat muuttaa ε0:n lisäksi myös relative permittiviteetin. Sähkövarauksia voidaan siirtää erilaisilla tavoilla, kuten kosketuslatauksella, tribo-latauksella (kitkalataus) tai induktiolla.

Elektostatiikkaa sovelletaan muun muassa kapasitoreissa ja sähkökentän ohjauksessa, elektrostaattisissa suodattimissa ja pölynhallinnassa, xerografiassa sekä spray-maalauksessa. Liike- ja vaihtuvien kenttien tapauksissa tarvitaan laajempaa elektromagneettista käsittelyä, sillä Maxwellin yhtälöt kuvaavat sekä staattisia että aika-vie kenttiä.