静电场，指的是观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质，其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。库仑定律描述了这个力。

中文名

静电场

外文名

electrostatic field

概念

物理学-电磁学

特点

对置于其中的静止电荷有力的作用

学科

物理学

公式

库仑定律

所属学科

物理学、天文学

性质

根据静电场的高斯定理：

静电场

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．

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．

根据库仑定律，两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，即

,其中

为两电荷的电荷量（不计正负性）、k为静电力常量，约为

，r为两电荷中心点连线的距离。注意，点电荷是不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。是实际带电体的理想化模型。当带电体的距离比它们的大小大得多时，带电体的形状和大小可以忽略不计的点电荷。

静电感应

一个带电的物体靠近另一个导体时，两个导体的电荷分布发生明显的变化，物理学中把这种现象叫做

静电感应

。

静电场

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。

场中介质

静电场知识结构图

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

式中

P

为电介质的极化强度，则可得高斯通量定理

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，

电介质的极化强度

P

与电场强度

E

有关，而电通量密度又与P和E有关，故可得表示电介质的本构方程

电位

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

在ε为常数的区域，

式中

可记作

，在直角坐标中

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

称为泊松方程。如果观察点处自由电荷密度ρ为0，则

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。