Рассмотрим два неподвижных точечных заряда на некотором расстоянии друг от друга. Если они будут свободны, то за счет силы взаимодействия начнут перемещаться, следовательно, система обладает энергией.
Пусть заряды закреплены и расстояние между ними постоянно.
Энергию системы можно рассчитать как энергию второго заряда в поле первого и наоборот: ,
, где
и
потенциалы поля первого и второго поля соответственно.
Так как заряды равноправны, то эту энергию взаимодействия пары точечных зарядов можно представить как два равноценных слагаемых:
Пусть есть три закрепленных точечных заряда
Энергию системы можно рассматривать как сумму энергий каждого заряда в поле двух других: W=W1+W2+W3
Найдем энергию каждого заряда в поле двух других
,
,
.
Поскольку r12=r21, r13=r31, r23=r32, то энергию взаимодействия всех трех зарядов также можно записать в виде трех равноценных выражений: ,
Где j1, j2, j3 — потенциалы результирующего поля в точках расположения зарядов.
По аналогии энергия взаимодействия системы n точечных зарядов: , где
— потенциал результирующего поля в точке нахождения
I-того заряда.