Artikel über das Coulombsche Gesetz
Im Artikel über elektrische Ladung und ihre verschiedenen Arten wurde erklärt, dass sich gleichnamige Ladungen abstoßen, während sich ungleichnamige anziehen. Anders ausgedrückt: Positiv geladene Objekte ziehen negativ geladene Objekte an, positiv geladene Objekte stoßen positiv geladene Objekte ab und negativ geladene Objekte stoßen negativ geladene Objekte ab. Dieses Phänomen verdeutlicht die Existenz elektrischer Kräfte, die auf positiv und negativ geladene Objekte wirken. Welche Faktoren beeinflussen die elektrische Kraft zwischen elektrisch geladenen Objekten?
Der französische Physiker Charles Coulomb (1736–1806) führte in den 1780er Jahren eine Reihe von Experimenten durch, um die Faktoren zu untersuchen, die die Stärke der elektrischen Kraft zwischen elektrisch geladenen Objekten beeinflussen. Die von Coulomb verwendete Vorrichtung ähnelt der von Cavendish zur Untersuchung der Gravitationskonstante eingesetzten Torsionswaage. Coulomb untersuchte die elektrische Kraft und verwendete dafür zwei elektrisch geladene Metallkugeln, während Cavendish die Gravitationskraft untersuchte und dafür zwei nicht elektrisch geladene Kugeln mit Masse verwendete.
Faktoren, die die elektrische Kraft beeinflussen
Auf der Grundlage von Experimenten, die mit einer Torsionswaage durchgeführt wurden, entdeckte Coulomb mehrere Dinge.
In diesem Experiment ist der Abstand zwischen den beiden Kugeln stets gleich. Wenn die elektrische Ladung auf Kugel 1 jeweils 1 beträgt, dann ist die auf beide Kugeln wirkende elektrische Kraft 1.
das Produkt aus der Größe der Ladung auf der einen, Q 1 , und der Größe der Ladung auf der anderen, Q 2 (F ≈ q 1 q 2 ).
In diesem Experiment ist die Anzahl der Ladungen auf beiden Kugeln stets gleich. Beträgt der Abstand zwischen den Kugeln eins, so ist die auf beide Kugeln wirkende elektrische Kraft gleich 1. Beträgt der Abstand zwei, so ist die auf beide Kugeln wirkende elektrische Kraft gleich ¼. Coulomb folgerte, dass die Stärke der auf beide Kugeln wirkenden elektrischen Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ist (F ≈ 1/r² ).
Coulomb-Gesetz
Das Coulombsche Gesetz ist ein physikalisches Gesetz, das den Zusammenhang zwischen der elektrischen Kraft, der elektrischen Ladung und dem Abstand zwischen elektrischen Ladungen erklärt. Es basiert auf Experimenten, die Coulomb, wie im vorherigen Artikel beschrieben, durchgeführt hat.
Das Coulombsche Gesetz besagt, dass die Stärke der Kraft, die ein elektrisch geladenes Teilchen auf ein anderes elektrisch geladenes Teilchen ausübt, direkt proportional zur Stärke der Kraft ist, die das geladene Teilchen auf das geladene Teilchen ausübt.
Die Kraft ist das Produkt der Ladungen beider Teilchen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihres Abstands. Sie wirkt entlang einer geraden Linie zwischen den Teilchen. Gleichnamig geladene Teilchen stoßen sich ab, ungleichnamig geladene ziehen sich an.
Das Coulomb-Gesetz lässt sich in mathematischen Gleichungen ausdrücken:
F 12 = elektrische Kraft zwischen Teilchen 1 und Teilchen 2
q₂ = Menge der elektrischen Ladungen des Teilchens 1
q₂ = Menge der elektrischen Ladungen des Teilchens 2
r 12 = Abstand zwischen Partikel 1 und Partikel 2
F₂₁ ist die Kraft , die die Ladung q₂ auf die Ladung q₁ ausübt , während F₁₂ die Kraft ist, die die Ladung q₁ auf die Ladung q₂ ausübt . F₂₁ und F₁₂ stoßen sich ab, wenn die Ladungen von q₁ und q₂ nicht gleich sind, und ziehen sich an, wenn die Ladungen von q₁ und q₂ nicht gleich sind.
F 21 und F 12 haben die gleiche Größe, entgegengesetzte Richtungen und wirken auf unterschiedliche Objekte, daher handelt es sich bei beiden Kräften um ein Paar von Aktions-Reaktionskräften.
