elektrostatistiikassa

Elektrostatistiikka on fysiikan osa-alue, joka käsittelee staattisia sähkövarauksia ja niihin liittyviä voimia sekä sähköisiä kenttiä. Sen peruskysymyksiä ovat varausten välinen vuorovaikutus, sähkökentän luonne sekä potentiaalin ja työn määrittäminen sähkökentässä.

Coulombin laki määrittää kahden pistemäisen varauksen välistä voimaa: F = k q1 q2 / r^2. Sähköinen kenttä E kuvaa voiman suuruutta ja suuntaa varauksen suhteen: F = qE. Sähköpotentiaali V ja kentän yhteys on E = -∇V. Gaussin lain avulla voidaan kenttä ja varaukset yhdistää ∮ E·dA = Q_enclosed/ε0. Sähkökentän kokonaisvaikutus noudattaa superposition-periaatetta.

Johdot ja dielectritit vaikuttavat elektrostatistiikkaan siten, että johtimissa sisäinen kenttä on nolla ja varaukset asettuvat pinnalle; eristeissä tapahtuu polarisaatiota, jonka aiheuttama vaste määritellään permittiviteetillä ε = εr ε0. Kapasitanssi C määritellään suhteeksi Q/V, ja elektrostatisen järjestelmän energia U on U = 1/2 C V^2.

Sovelluksia on laajalti: kapasitorit, elektrostaattiset suodattimet ja kerrospinnoitteet, sekä eräät maalaus- ja tulostusprosessit. Elektrostatistiikka toimii perustana monille mittaus- ja suunnittelumenetelmille, joissa varaukset ja kentät hallitsevat toimintaa. On huomattava, että staattisuus pätee rajatusti; muuttuvat kentät kuuluvat laajemmin elektromagnetismiin, jossa dynaamiset ilmiöt otetaan huomioon.