Elektrostatik ist der Bereich der Physik, der sich mit stationären elektrischen Ladungen und den Kräften befasst, die zwischen diesen Ladungen wirken. Im Wesentlichen beschäftigt sich die Elektrostatik mit den Eigenschaften und Phänomenen von elektrischen Feldern, die durch geladene Teilchen erzeugt werden.
Einige grundlegende Konzepte der Elektrostatik sind:
- Elektrische Ladung: Elektrische Ladung ist eine fundamentale physikalische Eigenschaft von Materie. Es gibt zwei Arten von Ladungen: positive und negative. Gleichnamige Ladungen stoßen sich ab, unterschiedlich geladene ziehen sich an.
- Coulombsches Gesetz: Das Coulombsche Gesetz beschreibt die elektrostatische Kraft zwischen zwei geladenen Teilchen. Es lautet: Die Kraft zwischen zwei Punktladungen ist proportional zum Produkt ihrer Ladungen und invers proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.
Dabei ist die elektrostatische Kraft, 1 und 2 sind die Ladungen der beiden Teilchen, ist der Abstand zwischen ihnen, und ist die Coulombsche Konstante.
- Elektrisches Feld: Ein elektrisches Feld entsteht um eine geladene Teilchen herum. Es beschreibt die Kraft, die auf eine positive Testladung in diesem Feld wirkt. Die Richtung des elektrischen Feldes zeigt die Richtung an, in der eine positive Testladung von der Kraft beeinflusst würde.
Hier ist das elektrische Feld, F die elektrostatische Kraft, und die Ladung der Testladung.
- Elektrische Potenzialdifferenz (Spannung): Das elektrische Potenzial, auch als Spannung bezeichnet, beschreibt die Arbeit, die erforderlich ist, um eine positive Testladung von einem Punkt zu einem anderen im elektrischen Feld zu bewegen. Es wird in Volt gemessen.
Die Elektrostatik ist von grundlegender Bedeutung für viele Bereiche der Physik und Technologie, von der Funktionsweise von Elektrogeräten bis hin zu komplexen Phänomenen in der Astrophysik.