Электрическое поле характеризуется в каждой своей точке двумя характеристиками: силовой - вектором электрической напряженности
и энергетической - потенциалом (скалярной величиной) φ.
Напряженностью электрического поля в данной точке называется векторная величина, численно равная и совпадающая
по направлению с силой ,
действующей со стороны поля на единичный положительный заряд q0, помещенный в рассматриваемую точку поля (рис.2):
Если поле задано точечным зарядом, то напряженность определяется формулой:
Потенциалом φ электростатического поля в данной точке называется скалярная величина, численно равная потенциальной энергии W единичного положительного заряда, помещенного в данную точку поля:
Потенциал φ в точке А поля, создаваемого точечным зарядом q, определяется, соответственно:
В случае, если электрическое поле создано системой из N зарядов, то напряженность
будет равна векторной сумме
напряженностей
полей, создаваемых отдельными зарядами системы:
а потенциал φ в той же точке - скалярной сумме потенциалов соответствующих полей:
Для графического изображения электрического поля используют силовые линии (или линии напряженности) - линии, касательные к которым совпадают с вектором напряженности полей. Число силовых линий, проходящих через единицу площади, нормальной к этим линиям, определяет величину вектора напряженности электрического поля в центре этой площади. У электростатического поля силовые линии начинаются на положительных и заканчиваются на отрицательных зарядах.
Рассмотрим связь напряженности и потенциала. При перемещении заряда q в электростатическом поле на расстоянии
совершается работа:
где - сила, действующая на заряд со стороны электростатического поля.