Wat is de wet van Coulomb?

De wet van Coulomb in de natuurkunde beschrijft de interactie van twee geladen deeltjes. Het stelt dat de kracht tussen de deeltjes afhangt van de grootte van de afzonderlijke ladingen en het kwadraat van de afstand ertussen. Er zijn twee vormen van de wet, bekend als de scalaire en vectorvormen, afhankelijk van of alleen de grootte van de kracht of zowel de grootte als de richting van de kracht vereist zijn.

De wet van Coulomb is een van de beroemdste vergelijkingen in de elektrostatica, wat de studie is van hoe elektrisch geladen deeltjes met elkaar omgaan. Het werd oorspronkelijk ontdekt door Charles Augustin de Coulomb, een Franse wetenschapper, in 1783. Zonder deze ontdekking zou wetenschappelijk begrip van elektrische en magnetische velden veel moeilijker zijn geweest.

De basisvorm van de wet van Coulomb, in woorden, stelt dat de kracht tussen twee deeltjes met een elektrische lading evenredig is aan de vermenigvuldiging van de twee ladingen gedeeld door het kwadraat van de afstand. Dit betekent dat deeltjes met een grotere lading een grotere kracht op elkaar uitoefenen dan die met een zwakkere lading. Het is belangrijk op te merken dat, om de absolute waarde van de kracht tussen de deeltjes te vinden, een constante bekend staat als "Coulomb's constante".

In de wet van Coulomb is de kracht omgekeerd evenredig met de kwadraatafstand in plaats van alleen de afstand zelf. Als een hoeveelheid omgekeerd evenredig is aan een andere, betekent dit dat de grootte van de ene afneemt naarmate de andere toeneemt. Dit betekent dat, als de afstand tussen twee deeltjes verdubbelt, de kracht ertussen vier keer kleiner is dan slechts twee keer. De reden is dat het elektrische veld van één deeltje zich verspreidt in een bolvorm, wat betekent dat hoe verder weg van het deeltje, hoe meer de kracht wordt verdund.

Een andere belangrijke factor om te overwegen in de wet van Coulomb is dat als het in zijn vectorvorm wordt gebruikt, wat betekent dat zowel de grootte van de kracht als de richting zijn inbegrepen, het kan worden gebruikt met zowel positieve als negatieve deeltjes. Het gevolg is dat twee ladingen van hetzelfde type elkaar afstoten, terwijl die van het andere type elkaar aantrekken. Natuurkundigen gebruiken meestal de vectorvorm van de wet van Coulomb in berekeningen, omdat deze meer informatie geeft over de kracht op elk deeltje.

Een nuttig aspect van de wet van Coulomb is dat het gemakkelijk kan worden toegepast op meer dan twee deeltjes. Dit staat bekend als de wet van superpositie, die stelt dat de totale kracht op een deeltje de som is van de individuele krachten. Om op deze manier krachten toe te voegen, is de vectorvorm van de wet van Coulomb vereist.