Am Artikel iwwer elektresch Ladung dan Aarte vun elektrescher Ladung Et gëtt erkläert, datt gläich elektresch Ladungen sech géigesäiteg ofstoussen, während ongewéinlech elektresch Ladungen sech géigesäiteg unzéien. An anere Wierder, positiv gelueden Objeten zéien negativ gelueden Objeten un, positiv gelueden Objeten stoussen positiv gelueden Objeten of, an negativ gelueden Objeten stoussen negativ gelueden Objeten of. Dëst Phänomen weist d'Existenz vun enger elektrescher Kraaft, déi op positiv gelueden Objeten an negativ gelueden Objeten wierkt. Wéi eng Faktoren beaflossen d'Gréisst vun der elektrescher Kraaft tëscht elektresch geluedenen Objeten?
De franséische Physiker Charles Coulomb (1736–1806) huet an den 1780er Joren eng Serie vun Experimenter duerchgefouert, fir d'Faktoren z'ënnersichen, déi d'Gréisst vun der elektrescher Kraaft tëscht elektresch geluedenen Objeten beaflossen. Den Apparat, deen de Coulomb benotzt huet, war ähnlech wéi dee vum Cavendish fir d'Gravitatiounskonstant z'ënnersichen, genannt Torsiounsgläichgewiicht. De Coulomb huet d'elektresch Kraaft ënnersicht, dofir huet hien zwou elektresch gelueden Metallkugelen benotzt, während de Cavendish d'Gravitatiounskraaft ënnersicht huet, dofir huet hien zwou net-elektresch gelueden Massekugelen benotzt.
Wéi eng Drehmomentskala funktionéiert
Wéi eng Drehmomentskala funktionéiert, hänkt mam Thema zesummen Dréimoment oder Kraaftmoment am Kapitel Rotatiounsdynamik.
De Raum an der Torsiounsbalance ass Vakuum, fir ze verhënneren, datt déi elektresch Ladung op der massiver Kugel an d'Loft iwwerdroe gëtt. D'Bestimmung vun der Quantitéit vun der elektrescher Ladung op der massiver Kugel gëtt mat der folgender Method gemaach. Ufanks gëtt déi massiv Kugel A duerch Leedung oder Reibung elektresch gelueden. Déi massiv Kugel A, déi elektresch gelueden gouf, gëtt mat der massiver Kugel B verbonnen, déi nach ëmmer neutral ass, mat engem elektresche Leeder, bis déi elektresch Ladung vun der massiver Kugel A gläichméisseg mat der massiver Kugel B gedeelt ass. Wann d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung vun der massiver Kugel A ½ ass, dann ass d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung vun der massiver Kugel B ½. Duerno ginn déi massiv Kugel B an déi massiv Kugel C mat engem elektresche Leeder verbonnen, bis déi elektresch Ladung vun der massiver Kugel B gläichméisseg mat der massiver Kugel C gedeelt ass. Wann d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung vun der massiver Kugel B ¼ ass, dann ass d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung vun der massiver Kugel C ¼. D'Quantitéit vun der elektrescher Ladung an d'Aart vun der elektrescher Ladung vun der massiver Kugel 1 an der massiver Kugel 2 ginn op dës Manéier kritt.
Déi fest Kugel 1 an déi fest Kugel 2 sinn elektresch gelueden, sou datt déi zwou fest Kugelen sech géigesäiteg ofstoussen, wa béid Kugelen déiselwecht elektresch Ladung hunn, oder sech géigesäiteg unzéien, wa béid Kugelen ënnerschiddlech elektresch Ladungen hunn. D'Existenz vun enger unzéiender oder ofstoussender Kraaft tëscht den zwou elektresch geluedene feste Kugelen bewierkt, datt déi fest Kugel 2 sech dréit. De Bewegungswénkel vun der fester Kugel 2 gëtt gemooss fir déi elektresch Kraaft ze bestëmmen, déi op déi zwou fest Kugelen wierkt.
Faktoren, déi d'elektresch Kraaft beaflossen
Baséierend op Experimenter, déi mat enger Torsiounsbalance duerchgefouert goufen, huet de Coulomb verschidde Saachen entdeckt.
– An dësem Experiment ass den Ofstand tëscht den zwou massive Kugelen ëmmer dee selwechten. Wann d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung op der massiver Kugel 1 1 ass an d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung op der massiver Kugel 2 1 ass, dann ass d'elektresch Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, 1. Wann d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung op der massiver Kugel 1 2 ass an d'Quantitéit vun der elektrescher Ladung op der massiver Kugel 2 2 ass, dann ass d'elektresch Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, 4. De Coulomb ass zum Schluss komm, datt d'Gréisst vun der elektrescher Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, proportional zum Produkt vun der Quantitéit vun der Ladung op béid massiv Kugelen ass (F ≈ q1 q2).
– An dësem Experiment ass d'Quantitéit vun der Ladung op béide massive Kugelen ëmmer d'selwecht. Wann den Ofstand tëscht den zwou massive Kugelen 1 ass, dann ass d'elektresch Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, 1. Wann den Ofstand tëscht den zwou massive Kugelen 2 ass, dann ass d'elektresch Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, ¼. De Coulomb ass zum Schluss komm, datt d'Gréisst vun der elektrescher Kraaft, déi op béid massiv Kugelen wierkt, ëmgekéiert proportional zum Quadrat vun der Distanz ass (F ≈ 1 / r2)
Coulomb säi Gesetz
D'Coulomb-Gesetz ass e Physikalescht Gesetz, dat d'Bezéiung tëscht elektrescher Kraaft, elektrescher Ladung an dem Ofstand tëscht Ladungen erkläert. Dëst Gesetz gouf op Basis vu Coulomb-Experimenter formuléiert, wéi am viregten Artikel erkläert.
Coulomb säi Gesetz seet, datt d'Gréisst vun der Kraaft, déi vun engem elektresch geluedenen Deelchen op en anert elektresch geluedenen Deelchen ausgeübt gëtt, direkt proportional zum Produkt vun der Zomm vun de Ladungen vun den zwou Partikelen an ëmgekéiert proportional zum Quadrat vum Ofstand tëscht den zwou elektresch geluedenen Partikelen ass. Dës Kraaft wierkt laanscht eng gerad Linn, déi déi zwou Partikelen verbënnt. Déi elektresch Kraaft ass ofstoussend, wann déi elektresch Ladungen vun den zwou Partikelen déiselwecht sinn, an déi elektresch Kraaft ass unzéiend, wann déi elektresch Ladungen vun den zwou Partikelen net déiselwecht sinn.
De Coulomb-Gesetz kann an der mathematescher Equatioun ausgedréckt ginn:
Formelbeschreiwung:
F12 = elektresch Kraaft tëscht Partikel 1 an Partikel 2
q1 = Zuel vun de Partikelladungen 1
q2 = d'Zuel vun den elektresche Ladungen vum Partikel 2
r12 = Distanz tëscht Partikel 1 an Partikel 2
(liesen: Epsilon Null) = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = (Coulomb-Konstant) = 9 x 109 Nm2/C2
F21 ass d'Kraaft, déi vun der Ladung q ausgeübt gëtt2 bei Käschten q1, wärend F12 ass d'Kraaft, déi vun der Ladung q ausgeübt gëtt1 bei Käschten q2An. F21 an F12 sech géigesäiteg ofstoussen, wann d'Ladung q ass1 an q2 ähnlech a sech géigesäiteg unzéien, wann d'Ladung q ass1 an q2 net dee selwechten Typ.
F21 an F12 hunn deeselwechte Wäert, entgéintgesate Richtung a wierken op verschidden Objeten, dofir sinn dës zwou Kräften e Wierkungs-Reaktiounskraaftpaar.
