静电场

根据静电场的高斯定理：

静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远，故静电场是有源场．

静电场

从安培环路定理来说它是一个无旋场．

根据环量定理，静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷，电场力所做的功都为零，因此静电场是保守场．

如果电场中存在导体，在电场力的作用下出现静电感应现象,使原来中和的正、负电荷分离,出现在导体表面上。这些电荷称为感应电荷。总的电场是感应电荷与自由电荷共同作用结果。达到平衡时，导体内部的场强处处为零,导体是一个等势体，导体表面是等势面，感应电荷都分布在导体外表面，导体表面的电场方向处处与导体表面垂直。静电感应现象有一些应用，但也可能造成危害。

静电场

电场中的绝缘介质又称为电介质。由于电场力的作用在原子尺度上出现了等效的束缚电荷。这种现象称为电介质的极化。对一种绝缘材料，当电场强度超过某一数值时，束缚电荷被迫流动造成介质击穿而失去其绝缘性能。因此静电场的大小对电工器件的设计及材料选择十分重要。 　有介质时的静电场是由束缚电荷及自由电荷共同产生的，为了表示这二者共同作用下的电场，可以引入另一个场矢量电通量密度D（又称电位移）。它定义为

静电场知识结构图

式中q仅为S面内所有自由电荷，而不包括电介质的束缚电荷。高斯通量定理的微分形式为电位移的散度等于该点自由电荷（体）密度ρ，

公式

由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场（见电位）。电位与电场强度的关系是

式中Q点为电位参考点，可选在无穷远处；P点为观察点。上式的微分形式为电场强度等于电位的负梯度，即

式中墷·墷可记作墷2，在直角坐标中

公式

分别为一阶与二阶微分算符。这样,可得电位φ所满足的微分方程

公式

公式

静电场

称为泊松方程。如果观察点处自由电荷密度ρ为0，则

墷2φ=0

称为拉普拉斯方程。泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。可以证明，当已知ρ、ε及边界条件时，泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的，可以设法求解电位φ，再求出场中各处的E。