Was ist das Coulombsche Gesetz?
Coulombs physikalisches Gesetz beschreibt die Wechselwirkung zweier geladener Teilchen. Sie besagt, dass die Kraft zwischen den Partikeln von der Größe der einzelnen Ladungen und dem Quadrat des Abstands zwischen ihnen abhängt. Es gibt zwei Formen des Gesetzes, die Skalar- und Vektorform, je nachdem, ob nur die Größe der Kraft oder sowohl die Größe als auch die Richtung der Kraft erforderlich sind.
Das Coulomb-Gesetz ist eine der bekanntesten Gleichungen in der Elektrostatik. Es untersucht, wie elektrisch geladene Teilchen miteinander interagieren. Es wurde ursprünglich 1783 von Charles Augustin de Coulomb, einem französischen Wissenschaftler, entdeckt. Ohne diese Entdeckung wäre das wissenschaftliche Verständnis elektrischer und magnetischer Felder viel schwieriger gewesen.
Die Grundform des Coulombschen Gesetzes besagt in Worten, dass die Kraft zwischen zwei Teilchen mit einer elektrischen Ladung proportional zur Multiplikation der beiden Ladungen geteilt durch das Quadrat der Entfernung ist. Dies bedeutet, dass Teilchen mit einer größeren Ladung eine größere Kraft aufeinander ausüben als Teilchen mit einer schwächeren Ladung. Es ist wichtig zu beachten, dass zum Ermitteln des Absolutwerts der Kraft zwischen den Partikeln eine Konstante erforderlich ist, die als „Coulomb-Konstante“ bezeichnet wird.
Nach Coulombs Gesetz ist die Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Distanz und nicht nur zur Distanz. Wenn eine Größe umgekehrt proportional zu einer anderen ist, bedeutet dies, dass die Größe einer Größe abnimmt, wenn die andere zunimmt. Das heißt, wenn sich der Abstand zwischen zwei Partikeln verdoppelt, ist die Kraft zwischen ihnen viermal kleiner als nur zweimal. Der Grund dafür ist, dass sich das elektrische Feld eines Teilchens in Kugelform ausbreitet, dh je weiter es vom Teilchen entfernt ist, desto stärker wird die Kraft verdünnt.
Ein weiterer wichtiger Faktor, der im Coulombschen Gesetz berücksichtigt werden muss, ist, dass wenn es in seiner Vektorform verwendet wird, was bedeutet, dass sowohl die Größe der Kraft als auch die Richtung enthalten sind, es sowohl mit positiven als auch mit negativen Partikeln verwendet werden kann. Das Ergebnis ist, dass sich zwei Ladungen desselben Typs abstoßen, während sich Ladungen des entgegengesetzten Typs anziehen. Physiker verwenden in der Regel die Vektorform des Coulombschen Gesetzes für Berechnungen, da sie mehr Informationen über die Kraft auf die einzelnen Teilchen liefert.
Ein nützlicher Aspekt des Coulombschen Gesetzes ist, dass es leicht auf mehr als zwei Partikel angewendet werden kann. Dies ist als das Gesetz der Überlagerung bekannt, das besagt, dass die Gesamtkraft auf ein Teilchen die Summe der einzelnen Kräfte ist. Um auf diese Weise Kräfte hinzuzufügen, ist die Vektorform des Coulombschen Gesetzes erforderlich.