Tabiatda elektr kuchlari juda keng tarqalgan. Bizni o’rab turgan dunyo zaryadlarning o’zaro ta’siridan tashkil topgan: elektronlar zaryadlangan yadroga tortilganligi uchun atomlar mavjud, har kuni biz foydalanadigan barcha buyumlar bo’laklarga bo’linib ketmaydi. Chunki ayrim atomlar elektr kuchlari hisobiga bir-biri bilan «ushlashib» turadi, yorug’lik ham elektromagnit to’lqindir.

250 yil ilgari insoniyat amalda elektr to’g’risida qadimdan ma’lum bo’lgan bir necha ermak: qahraboga yoki shishaga ishqalangan jun yengil qog’oz parchalarini tortishidan boshqa narsalarni bilmaganligiga hozir ishonish qiyin. Elektr hodisalarni o’rganish XVIII asrning birinchi yarmidan boshlandi va shu yuz yillikning oxiriga kelib elektr to’g’risida ko’pgina narsalar ma’lum bo’ldi. Biroq elektrni ilmiy tekshirish Kulon qilgan tajribalardan boshlandi. U o’zi ixtiro qilgan burama tarozi yordamida elektr zaryadlarining o’zaro ta’sir kuchini o’lchashga erishdi va bu bilan elektrostatikaga asos soldi. Hozirgi paytda elektrostatika – fizikaning matematik apparatlar bilan yaxshilab ishlab chiqilgan klassik sohasi bo’lib, uning g’oyalari amalda fizikaning hamma bo’limlariga katta ta’sir o’tkazdi.

Elektrostatika – harakatsiz elektr zaryadlarining o’zaro ta’sirini o’rganadigan fan – uchta tajriba faktlariga asoslanadi:

1. Tabiatda ikki xil elektr zaryadi musbat va manfiy zaryadlar maajud.

2. Ikki nuqtaviy zaryadlar orasida, ya’ni ularning o’lchamlari ular orasidagi masofalarga nisbatan juda ham kichik bo’lganda va shuning uchun bu o’lchamlar hisobga olinmaganda, Kulon qonuni bilan aniqlanadigan kuch mavjud:

3. Agar bir necha zaryad mavjud bo’lsa, ulardan istalgan ikkitasining o’zaro ta’siri boshqa zaryadlarning mavjudligiga bog’liq bo’lmaydi. Bunga superpozitsiya printsipi deyiladi

Elektrostatikadagi barcha boshqa narsalar shu uchta tajriba faktlarining natijasi hisoblanadi.

Nuqtaviy zaryadga yaqin joylashtirilgan istalgan sinov zaryadiga elektr kuchlari ta’sir qiladi. Shuning uchun elektr zaryadlari atrofida elektr maydon hosil bo’ladi deyishadi. Elektr maydonning berilgan nuqtadagi o’lchovi uning kuchlanganligi ye bo’lib, u sinalayotgan zaryadga ta’sir etayotgan kuchning sinov zaryadi kattaligiga nisbatiga teng: . Bu nisbat o’zimizning oddiy o’lchov asbobiga – sinov zaryadiga bog’liq bo’lmaydi, demak, sinov zaryadi joylashgan maydonni xarakterlaydi. Elektr maydon kuch chiziqlar yordamida tasvirlanadi – bu chiziqlarga o’tkazilgan urinma maydon kuchlanganligining yo’nalishiga mos tushadi.

Kulon qonunining natijasini elektr kuchlarining zaryadni ko’chirishda bajargan ishi zaryad bir nuqtadan ikkinchi nuqtaga qarab harakatlanayotgandagi yo’lga bog’liq bo’lmay, balki shu nuqtalarning fazodagi vaziyatigagina bog’liq bo’lish faktidan ko’rish mumkin. Agar bu nuqtalardan birini cheksizlikka «olib ketilsa», u holda elektr maydonidagi har bir nuqtaga φ sonini elektr potentsial ni mos qo’yish mumkin, ya’ni bu potentsial birlik musbat zaryadni cheksizlikdan shu nuqtaga ko’chirishda bajarilgan ishga teng. Bitta q nuqtaviy zaryadning maydon potentsiali formula bilan aniqlanadi. Agar elektr maydonida bir xil potentsialli barcha nuqalarni birlashtirsak, u holda teng potentsiallar sitini yoki ekvipotentsialsirt ni hosil qilamiz. Sinov zaryadini ekvipotentsial sirt bo’ylab ko’rganda elektr kuchlar bajargan ish nolga teng. Zaryadga sirtdagi elektr kuchlari ta’sir qilmagan, ya’ni kuch chiziqlari ekvipotentsial sirtlarga perpendikulyar bo’lgan holdagina shunday bo’ladi.

Agar zaryadlarning qanday joylashganligi ma’lum bo’lsa, har qanday elektrostatik masalani ham hal etish oson, chunki elektr maydonini hisoblash masalasi bu holda har bir zaryad maydonini hisoblashga keltiriladi (Kulon qonuni yordamida), so’ngra bu elektr maydonlar qo’shiladi. Biroq ko’pgina masalalarda zaryadlarning vaziyati ilgaridan ma’lum bo’lmaydi, bu vaziyatning o’zi elektr maydonga bog’liq bo’ladi. Bunday hol, masalan, elektr maydonga tarkibida elektr maydon ta’sirida kucha oladigan erkin zaryadlari bo’lgan modda – o’tkazgichlar joylashtirilganda sodir bo’ladi.

Elektrostatikada elektr maydon kuchlanganligi ye o’tkazgich ichida hamisha nolga teng: ye = O. Bunga sabab – o’tkazgichdagi erkin zaryadlar tashki elektr maydon ta’sirida o’tkazgich sirtiga yig’iladi va u yerda shunday taqsimlanadiki, ularning xususiy maydoni tashqi elektr maydonni batamom kompensatsiyalaydi. Tabiiyki, bunda o’tkazgich ichidagi barcha nuqtalar bir xil potentsialga ega bo’ladi, uning sirti ekvipotentsial sirtni ifodalaydi. O’tkazgich sirtidagi zaryadlar tashqi elektr maydonni buzadi va shuning uchun tashqi elektr maydonlarni hisoblash masalasi o’tkazgich borida shunchalik murakkablashadiki, faqat juda oddiy shakldagi o’tkazgichlar uchungina aniq analitik yechim olinishi mumkin. Qolgan barcha hollarda maydonlarni hisoblashda tez ishlaydigan elektron hisoblash mashinalaridan foydalanishga to’g’ri keladi.

Elektr maydondagi dielektriklarda bundan ham murakkabroq va qiziqarliroq fizik hodisalar ro’y beradi. O’tkazgichlardan farqli ravishda ularda erkin zaryadlar bo’lmaydi, dielektrikdagi barcha elektr zaryadlar bir-biri bilan bog’langan bo’ladi, shuning uchun ham zaryadlar elektr mayin ta’sirida dielektrikning o’lchamlariga nisbatan juda kichik bo’lgan masofagagina kuchayadi. Bunda dielektrik kutblanadi, o’tkazgichlardan farqli ravishda dielektriklarda qutblangan zaryadlar faqat sirtlardagina emas, balki butun hajmda hosil bo’ladi, bunda qutblangan zaryadlarning xususiy elektr maydoni yo’nalishi bo’yicha tashqi maydonga mos tushmasligi mumkin. Bundan chegaralari tashqi elektr maydonning ekvipotentsial sirtlari bilan tutashadigan bir jinsli dielektriklar mustasno. Masalan, tashqi bir jinsli maydonga perpendikulyar joylashgan yassi-parallel dielektrik plastina (xuddi yassi kondensatordagidek).

Bu holda dielektrik ichidagi ye maydon yo’nalishi bo’yicha tashqi maydon e₀ ga mos tushadi, uning kattaligi esa undan marta kichik bo’ladi: . Parametr ni dielektrikning dielektrik singdiruvchanligi deyiladi.

Kulon qonuni – fizikaning fundamental qonunlaridan biri, shuning uchun uning aniqlik darajasini aniqlab olish juda muhimdir. Kulon qonuniga masofaning kvadrati emas, balki, masalan, r^1,9999 yoki r^2,0001 kirishi mumkindir? Axir bu qonun tajriba asosida keltirib chiqarilgan edi-ku, har qanday o’lchashlar esa, garchi eng aniq burama tarozilarda o’lchaganda ham, hamisha natijani qandaydir xatolik bilan beradi.

Ma’lum bo’lishicha, Kulon qonunini juda aniq tekshirish usuli mavjud bo’lib, u qonunning natijasiga asoslangan: bir tekis zaryadlangan sferaning ichida maydon bo’lmaydi, Sfera ichidagi istalgan nuqtada elektr maydon nolga tengligini isbotlash uchun bu sferani fikran kichkina yuzachalarga bo’lamiz. Qarama-qarshi joylashgan yuzachalardagi zaryadlar shu yuzachalarga, demak, nuqtadan shu yuzachalargacha bo’lgan masofaga proportsional bo’ladi. Masofa kattalasha borgan sari nuqtaviy zaryadning maydon kuchlanganligi qonun bo’yicha pasayaborsagina (kichik yuzachalarda) qarama-qarshi yuzachalardagi elektr maydonlar bir-birini kompensatsiyalaydi.

Masofa kattalashgan sari maydon ye ning pasayish qonunini ayni Kulon qonuni beradi. O’tkazuvchi sferalar bilan olib borilayotgan zamonaviy tajribalar Kulon qonunidagi 2 daraja 10 aniqlikda ekanini ko’rsatishga imkon bermoqda.