电磁学是物理学的一个分支，研究电场和磁场以及它们与微观水平上的物质或物质的相互作用。电磁学的各个领域是静电学、静磁学、电动力学和电动力学。
在实际应用和宏观现象的研究中，这些领域是非常有用的。与万有引力类似，电磁力也是远距离的，可以直接观测到。
电磁力现象涉及到处理电磁力的问题，电磁力包括运动或静止时的电荷和磁力。我们来研究静止时电荷相互作用的现象，称之为静电学。
大纲
静电介绍
静电学是势理论的基础学科之一，因为它是电磁理论中大多数方程和基本概念的起源。电磁学的一个分支，研究所有电荷都是静止时电荷之间的相互作用，称为静电学。
涉及静电学的理论是，如果一个物体表面与其他表面接触，电荷就会在其表面产生。这种电荷可以是正电荷或负电荷，不同的电荷相互吸引，而相同的电荷相互排斥。
这些极性相同或相反的电荷产生电场。阴极射线管(CRO)中产生的场就是一个典型的例子。
在设计适用于输电、防雷、x光机的设备时，需要具备静电知识。同样，在像晶体管这样的固态电子器件中，电子的运动是由静电场控制的。
各种输入/输出设备，如LCD，电容键盘。触摸板，静电打印机，CRO是基于静电有效的典型示例。因此，在日常生活中，静电存在于各种应用领域。
电荷
电荷是某些基本粒子的一种特征属性。在所有物质中，电荷都是原子的组成部分。电荷的主要种类包括质子和电子。电子带负电荷，它绕原子核旋转。
质子上的电荷是正电荷它位于原子的中心，也就是原子核。所以原子核包含带正电荷的质子和中子，它们是电中性的，如下图所示。
一般来说，质子的正电荷等于电子的负电荷，因此物体的原子是电中性的。当物体通过减去或增加一个或多个电子而带电时，物体的某些原子的这种中性状态就会受到干扰。
然后，如果有过量的电子，原子被称为负电离，如果有不足的电子，原子被称为正电离。两个带相同极性电荷的粒子互相排斥，相同极性的粒子互相吸引。
静电充电产生静电。当施加到材料的力或压力导致电子从其原子中除去电子。从一个原子到另一个原子的这种电子的运动被称为电流。
在其结构中没有自由移动电荷的物质称为绝缘体或介质。具有单质电荷并能在其内部自由移动的物质称为导体。还有一种物质，在其结构中只有少量的自由移动电荷，称为半导体。
库仑定律
1785年，法国上校查尔斯·奥古斯丁·德库仑通过实验得出了存在于两个带电体之间的力。他确定了相隔一小段距离的两个点电荷之间的直接关系。
所以这个定律给出了带电粒子之间的静电相互作用。这种相互作用是非接触力作用于一定距离的距离。
这个力可能是排斥的，也可能是吸引的，这取决于物体上的电荷是相反的还是相同的极性，它是一个矢量，既有大小，也有方向。
库仑的法律规定，在两个点电荷之间存在的静电力的大小与点电荷大小的标量产物成正比，并且与点电荷之间的距离的平方成反比。
而且，静电力的方向是连接两个点电荷的直线的方向。这个力是排斥力，如果两个点电荷的符号相同，这个力是吸引力，如果它们的符号相反。
必须满足两个条件，以验证库仑法律;一个是，收费必须是点收费，另一个是指控必须彼此静止。
如果Q1和Q1是静止的两点电荷，它们之间的距离为r，那么相互作用的力已知为
F = K (Q1 × Q2)/r2
F =力，单位是牛顿
Q =库仑电荷
r =以米的距离和距离
k是具有值的常数
K = 1/ 4 π єo
єo为自由空间的介电常数，其测量值为
єo = 8.8541 × 10-12 C2/Nm2
因此，K = 1/ 4 π єo = 8.987 × 109 Nm2 C-2
但对于大多数数字应用，该值被认为是9×109 nm2 c-2
上面的力方程只给出两点之间的力的大小，而没有给出任何方向的指示。所以这个方程可以进一步改写成包含向量的形式。上图显示了由单位矢量分开的两个点电荷。那么力F12和F21的方程是
从上面的方程我们可以说，Q2 F12作用于Q1上的力与Q2 Q1 F21作用于Q2上的力相等且相反。
电荷分布的类型
在上述情况下，通过考虑点指控来解释电荷分布。此外，还有可能沿线，体积或表面上连续分配电荷。因此，有四种类型的电荷分布即
- 点电荷
- 线电荷
- 表面电荷
- 体积收费
点电荷
与被带电荷表面包围的区域相比，该表面的尺寸非常小，因此该电荷被视为点电荷。点电荷可以是负电荷，也可以是正电荷。它有位置，但没有尺寸。
线路费用
电荷可能沿着这条线无限或有限地扩散。沿着这条直线均匀分布的电荷称为线电荷，如图所示。线电荷的电荷密度定义为单位长度的电荷量，用pL表示。
它的测量单位是库仑每米，沿电荷线的长度都是常数。线电荷的例子是一个圆形导体的带电环和一个CRO中的尖束。
通过在DL上的电荷DQ（等于PL）的电荷DQ（等于PL）的施加线来获得整个长度L的总电荷。
表面电荷
表面电荷也称为电荷薄片，其中电荷均匀地分布在二维表面上。二维表面的面积处于平方米。表面电荷密度定义为每单位面积的电荷，并表示为PS。
它在每米方形的库仑中测量，并且在承载电荷的表面上是恒定的。表面电荷分布的示例是带电平行板电容器的板。
在表面电荷分布中，总电荷分布是由该表面上基本表面积上的电荷dQ决定的。因此，它考虑的是曲面积分而不是法向积分。在数学上
如果电荷表面的尺寸与要考虑的电荷效应的距离相比非常大，则电荷的分布被认为是一个无限的片状电荷。
卷收费
体积电荷是在给定体积内均匀分布的电荷。体积电荷密度定义为单位体积上的电荷量，用pV表示。它的单位是库仑每立方米。体积电荷的例子是带电云。
通过差分卷DV集成DQ获得给定体积内的总电荷。这种积分称为卷积分，并提供为
静电场
一旦已知颗粒的电荷分布，我们就可以确定该颗粒的电场。如我们所知，物质构成点电荷（电子和质子），这些点电荷从这些点电荷中的每一个结果。
假设如果承载单元正电荷的颗粒放置在指定的点处，则它经历称为电力F的力。作为电场的区域称为该力的区域。
它被定义为每单位电荷所受的力作用于放置在这一点上的微小正电荷它是一个矢量，单位为牛顿/库仑。
静电场E被给出
E = F/q或F = Eq
其中F是静电力，Q是净电动测试电荷。
上面的方程表明，不管被净电荷包围的空间上有第二个电荷，它都会在该空间周围产生电场。考虑在上图所示的区域内是否存在两个点电荷。考虑Q2为一库仑时的电场强度为
E = (Q1/ (4 π єor212.））×R1
其中R12是Q1和Q2之间的距离，并且R1是在线连接Q1的线路向量与Q2。
还有f12 = q2 e
考虑上图中区域由n个两点电荷组成，则A点的电场强度为
ea =σk= 1n（qk /（4πєor2k））×RK1
为了更好的可视化，电场以力或电量的线条表示。力线是连续的假想路径，其方向随着矢量E的方向。正面和负点电荷的力线如下图所示。
正电荷的力线向外，在负电荷的情况下，力线向内如图所示。因此，在该电荷周围的空间充满了这些力线，该领域的电荷将遇到方向在力方向上的力。
来自正面或负荷的力的数量取决于特定电荷的幅度。当线在一起更接近时，更强大的是在给定区域内提交的电气。
两个相反和类似电荷的力或电场的线条如下图所示。在两个相反的电荷的情况下，力线源自正电荷并以负电荷终止。在两个类似的电荷的情况下，在中性点处，来自两个电荷的结果字段为零，如图所示。
通过给定表面的线的数目称为电通量。对于一个封闭的表面，如果力线指向内，通量就是负的;如果力线指向外，通量就是正的。
高斯定律
高斯法律是电磁的基本和一般规律，可以应用于任何被称为高斯表面的封闭表面。德国物理学家和Mathematician Karl Friedrich Gauss于1867年发布了本定理或法律。
这个定律给出了表面上的电场强度与该表面所包含的净电荷之间的关系。高斯曲面是电场为零或恒定的闭合曲面。在大多数情况下，电场要么是切向的，要么是垂直于高斯曲面的。
将此定律应用于高斯曲面的电场强度计算。根据适用性，该定律可以用积分和微分两种不同的形式来表述。
高斯法律指出，通过封闭表面的电量与该表面封闭的总电荷成正比。在数学上
上述两个等式用两种不同的方式陈述高斯法律，即积分形式和差分或点形式。在上述等式D是电磁通密度，PV是体积电荷密度和积分符号表示封闭的表面积分。
如果高斯表面构成多于一个充电分布，那么净电荷就是所有单个收费的代数添加。
对于无限大的线电荷、点电荷、球形电荷分布和无限大的片状电荷等对称电荷分布，可以用高斯定理来确定电场强度E和电通量密度D。如果电荷分布不对称，这个定律就不能用。
静电势
假设一个物体被一个力从一点移动到另一点，那么这个功就是这个物体或在这个物体上做的功。在无摩擦运动的情况下，所做的功代表的能量不是耗散的，而是必须以动能或势能的形式存储。
所以如果一个电荷在电场中移动，没有摩擦，因此没有能量耗散。在这个场中，零点或参考点在场区域的边界处，所以通常把这个点视为无穷大。
静电场中的点处的潜力被定义为使单位正电荷从无穷远到点P的工作。
考虑下面的图，其中我们确定了点P的电位。让电荷Q负责在给定区域中产生距离从点P的距离r处的字段。设B是位于距离的点Q x。然后通过无限距离DX移动单位充电的工作是
dw = - f dx
负标志代表对抵抗力的工作，并且在B点处的单位电荷上的力被给出
f = q /4πєx2
这个力对于距离dx是常数。因此，使单位电荷a从无穷远处到达点P所做的功为
因此，P点P的潜力是，
v = q /4πєr
这种潜力只有幅度，没有方向，因此它是标量数量。因此，点处的电位与遵循的路径无关。由正电荷引起的潜力是阳性的，并且由负电荷引起的电位是阴性的。
与电势类似，电位差是将单位正电荷从一点带到另一点所做的功。
点A和B的潜在差异，其与力，VAB的相同线铺设
将一个单位电荷从B点移动到a点(两点不在同一路径上)时的电位差VAB为
