Основная задача электростатики

Общей задачей расчета электростатического поля является определение напряженности поля во всех его точках по заданным зарядам или потенциалам тел. Для электростатического поля задача полностью решается отысканием потенциала как функции координат. Обратная задача отыскания распределения зарядов по заданному распределению зарядов решается с помощь уравнения Пуассона или с помощь уравнения Лапласа и граничного условия у поверхности заряженных проводящих тел.

Это наиболее простой тип задач. Однако большей частью задача оказывается значительно сложнее. Обычно рассматривается система заряженных проводящих тел с известной геометрией, окруженных диэлектриком, в котором отсутствуют объемные заряды. Заданы либо потенциалы тел, либо полные заряды. Распределение же зарядов по поверхности каждого тела неизвестно и подлежит определению. В этом и заключается основная трудность задачи. Также неизвестным является и распределение потенциала в пространстве.

Особенно усложняется задача для неоднородной или неизотропной среды. Задачи можно решать аналитически или графически, либо путем моделирования.

В простых случаях задачи на аналитический расчет решают путем использования теоремы Гаусса в интегральной форме. В более сложных приходится решать уравнение Лапласа (или Пуассона, если задан закон распределения свободных зарядов).

Ниже рассмотрено несколько простых примеров решения задачи по расчету электростатического поля аналитическими методами.