Электростатическое поле, создаваемое во всем пространстве заряженным по объёму диэлектрическим шаром в вакууме, является одной из опорных моделей прикладной электродинамики.

Рассмотрим напряженность электростатического поля диэлектрического шара (Рис.1) радиуса , равномерно заряженного по всему объему с постоянной объёмной плотностью заряда в некоторой точке . Система находится в вакууме.

Объемная плотность заряда представляет собой заряд единицы объема диэлектрика , т.е. имеет размерность .

Если заряды распределены по поверхности (например, проводника), то говорят о поверхностной плотности заряда , которая имеет размерность . Поверхностная плотность заряда представляет собой электрический заряд единицы площади рассматриваемой поверхности.

В отличие от проводников, внутри которых поле равно нулю (), поле такого шара отлично от нуля внутри шара, например в точке (см. Рис. 1).

Для описания электростатических полей удобно использовать телесный угол. Телесный угол () -- часть пространства, ограниченная лучами, выходящими из некоторой точки (Рис. 2).

Единицей измерения телесного угла является стерадиан («стерео радиан»): . По аналогии с плоским углом, в качестве меры телесного угла берется безразмерное отношение площади вырезанного сферического сегмента к квадрату радиуса описанной окружности. Для малых телесных углов справедлива формула

. (2)

Диполем называется система из двух электрических зарядов, одинаковых по величине, но разных по знаку (). Заряды находятся на малом фиксированном расстоянии (плечо диполя, ) друг от друга (Рис. 3).

Действиями силы тяжести и сил трения и сопротивления воздуха в данной задаче пренебречь.

Справочные данные и параметры рассматриваемой системы: электрическая постоянная ; объем шара ; .