Das Coulomb-Gesetz ist ein Gesetz, das die Kraft definiert, die ein elektrisches Feld auf eine elektrische Ladung ausübt. Dies ist die zwischen elektrisch geladenen Objekten wirkende Kraft und wird funktionsmäßig durch den Wert der Wechselwirkung zwischen zwei stationären elektrischen Punktladungen im Vakuum definiert.
Das Coulombsche Gesetz besagt: "Die elektrische Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen zwei Ladungen ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, die sie trennt."
Diese Kraft wird Coulomb-Kraft genannt und wurde von In der Physik beschrieben, die Coulomb-Kraft, beschrieben von Charles-Augustin de Coulomb.
Charles-Augustin de Coulomb erfand die Torsionswaage zur Messung der magnetischen und elektrischen Anziehung. Dieses Instrument ist in der Lage, das Drehmoment zu messen, das sich aus der Anwendung einer oder mehrerer Kräfte auf Ihre Arme ergibt.
Coulombsche Gesetzformel
Die Coulomb-Kraft kann mit der folgenden Gleichung berechnet werden:
Woher:
-
F ist die in Newton (N) ausgedrückte Coulomb-Kraft.
-
q 1 ist die erste Punktladung, ausgedrückt in Coulomb (C).
-
q 2 ist die zweite Punktladung (C).
-
r ist der Abstand zwischen zwei Punktladungen, ausgedrückt in Metern (m).
-
k C ist eine elektrostatische Konstante mit einem Wert von ungefähr 8,988 × 10 9 N · m 2 · C -2
Alle in dieser Definition beschriebenen Variablen entsprechen dem internationalen Einheitensystem.
Wenn das Vorzeichen der Kraft positiv ist, bedeutet dies, dass die Kraft abstoßend ist. Ist sie dagegen negativ, ist die Kraft anziehend.
Aus der Formel können wir mehrere Schlussfolgerungen ziehen, dass die Kraft direkt proportional zum Produkt der elektrischen Ladungen q 1 und q 2 . ist
Beispiele für das Coulombsche Gesetz
Das Coulombsche Gesetz gilt immer dann, wenn elektrische Ladungen und elektrische Felder beteiligt sind. Einige Beispiele aus dem Alltag sind:
-
Ein Elektromagnet: Die Kraft, die ein Elektromagnet erzeugt, wenn ein Strom durch ihn fließt.
-
Elektromotoren: Die Kraft von Elektromotoren entsteht durch das Zusammenwirken elektrischer Ladungen.
-
Atome: Atomkerne bestehen aus positiven Teilchen , die eine abstoßende Kraft ausüben. Kernbindungen müssen diese Kräfte kompensieren.
-
Mit elektrostatischer Elektrizität aufgeladener Ballon: Wenn wir einen Luftballon mit einem Wollpullover reiben, gehen einige Elektronen aus dem Pullover zum Ballon. Wenn wir den Ballon auf das Dach legen, fällt er nicht, weil die überschüssigen Elektronen (negativ geladen) eine Anziehungskraft auf die Protonen (positiv geladen) der Atome auf dem Dach ausüben.
Übung zur Anwendung des Coulombschen Gesetzes
Bestimmen Sie die elektrische Kraft zwischen zwei geladenen Kugeln von jeweils 1 μC, die in einem Abstand von 1,0 cm platziert sind.
Durchführung der Übung
Zwei punktförmige elektrische Ladungen werden im Abstand von 1 cm voneinander platziert.
Wir wollen die elektrische Kraft bestimmen, die zwischen den beiden elektrischen Ladungen aufgebaut wird, wobei wir wissen, dass jede Ladung eine Intensität von 1 μC hat.
Wir wenden das Coulombsche Gesetz direkt an:
In welchem:
Q1 = Q2 = Q = 1 μC = 10 -6 C.
r = 1,0 cm = 10 -2 m
Durch Ersetzen der Formel erhalten wir:
F = 8,988 · 10 9 · (10 -6 · 10 -6 ) / 10 -2 = 89,88 N
