Elektrostatik

Elektrostatik er en gren af elektromagnetismen, der udelukkende beskæftiger sig med elektriske felter, dvs. at de er konstante i tid. Et nødvendigt krav for at have statiske felter er, at der ikke findes nogen ladninger i bevægelse. Dette gør at der ikke er nogen strømme, og dermed kan det helt ignoreres. Dette simplificerer teorien betragteligt, men mange problemstillinger kan stadig behandles på denne måde. Elektrostatik står i kontrast til elektrodynamik, der tager højde for ladninger i bevægelse og dermed dynamiske elektromagnetiske felter. er den tilsvarende teori for statiske magnetiske felter.

Elektromagnetisme

Elektricitet • Magnetisme Elektrostatik Elektrisk ladning · Statisk elektricitet · Elektrisk felt · Elektrisk leder · Elektrisk isolator ·  ·  · Elektrostatisk induktion · Coulombs lov · Gauss' lov · Elektrisk flux · Elektrisk potentiale · Elektrisk dipolmoment ·  · Curies lov · Magnet · Magnetfelt ·  · Magnetisk flux · Elektrisk strøm · Biot–Savarts lov ·  · Gauss' lov om magnetisme Klassisk elektromagnetisme Vakuum · Lorentz' kraftlov · Elektromagnetisk induktion · Elektromotorisk kraft · Faradays induktionslov · Lenz' lov ·  · Maxwells ligninger · Elektromagnetisk felt · Elektromagnetisk stråling · Poynting-vektor ·  ·  ·  · Elektronisk kredsløb Elektrisk leder · Spænding · Resistans · Ohms lov · Effektformlen ·  ·  · Jævnstrøm · Vekselstrøm · Kapacitans · Induktans · Impedans ·  ·  ·  ·  · Videnskabsmænd Ampère · Coulomb · Faraday · Gauss · Heaviside · Henry · Hertz · Lorentz · Maxwell · Tesla · Volta · Weber · Ørsted

v r

Centrale love

Alle elektrostatiske love kan udledes som af den mere generelle teori, der inkorporerer de fulde Maxwell-ligninger, men blev historisk opdaget først. Udgangspunktet i elektrostatik er Coulombs lov, der giver kraften som to ladninger påvirker hinanden med. Der ses bort fra en eventuel acceleration som denne kraft ville resultere i ifølge Newtons anden lov, og det antages at alle kræfter er balancerede.

Forenklede relationer

Mange love fra elektrodynamikken antager en simplere form i det elektrostatiske tilfælde. Lorentz-kraften reduceres til den simple relation ${\displaystyle \mathbf {F} =q\mathbf {E} }$, hvor ${\displaystyle q}$ er ladningen af en partikel. Det elektriske felt kan beskrives udelukkende ved det elektriske potential ${\displaystyle \varphi }$ ved udtrykket

${\displaystyle \mathbf {E} =-\nabla \varphi .}$

Man behøver kun at tage højde for Maxwell-ligningerne for det elektriske felt, da der ikke er noget magnetisk felt. Gauss' lov forbliver uændret,

${\displaystyle \nabla \cdot \mathbf {E} ={\frac {\rho }{\varepsilon _{0}}}.}$

Derimod bliver Faradays lov til det simple udtryk

${\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =\mathbf {0} ,}$

hvilket vil sige at det elektriske felt er konservativt. Dette kan også ses fra det faktum, at det elektriske felt kan beskrives kun med skalarpotentialet, og dermed også har en veldefineret potentiel energi.

Anvendelser

Elektrostatikken kan blandt andet bruges til at beskrive teorien for kapacitorer.