Das Coulombsche Gesetz beschreibt, dass sich gleiche Ladungen anziehen und ungleichnamige Ladungen abstoßen. Wie die Formel des Coulomb Gesetz lautet, zeigen wir dir hier im Video und im Beitrag!
Das Gesetz von Coulomb beschreibt die Kräfte zwischen zwei elektrischen Ladungen. Die elektrische Kraft zwischen diesen Ladungen nennst du auch Coulombkraft. Sie bewirkt, dass sich ungleiche Ladungen anziehen und gleiche Ladungen abstoßen.
Kommen sich zwei Ladungen q1 und q2 näher, dann wird die Coulombkraft zwischen ihnen größer, je kleiner ihr Abstand r ist. Für ungleiche Ladungen heißt das, dass die Anziehung stärker wird. Bei gleichen Ladungen wird die Abstoßung stärker. Das Gleiche gilt für die Ladungen selbst. Je größer die Ladungen q1 und q2 sind, desto größer ist die entstehende Coulombkraft.
Wenn sich zwei elektrische Ladungen q1 und q2 in einem Abstand r voneinander befinden, dann wirkt von jeder Ladung eine Kraft:
Die beiden Kräfte und
nennst du Coulombkräfte. Sie hängen von den Ladungen q1, q2 und ihrem Abstand r ab.
Wichtig ist: die Coulombkräfte liegen auf einer Linie — der gedachten Verbindungslinie zwischen den Ladungen. Die Kräfte wirken dabei immer in entgegengesetzter Richtung. Nach dem Wechselwirkungsgesetz
muss auf eine Kraft eine gleich große Gegenkraft wirken. Deshalb haben und
den gleichen Betrag.
Den Betrag beider Coulombkräfte kannst du als Coulombkraft FC bezeichnen.
Die Coulombkraft FC ist abhängig von den Ladungen q1, q2 und ihrem Abstand r voneinander. Das berücksichtigst du in der Formel, mit der du die Coulombkraft berechnen kannst:
Außerdem steht für die Dielektrizitätskonstante
im Vakuum oder elektrische Feldkonstante. Sie hat einen Wert von
. Weil
ein festgelegter Wert ist, ist die Coulombkraft nur von den Ladungen der Körper (q1 und q2) und ihrem Abstand r abhängig.
Der Wert von gilt nur für das Vakuum. Befinden sich die Ladungen in einem Medium wie beispielsweise Luft, musst du die Permittivität des Mediums
mit beachten. Sie wird auch Dielektrizitätszahl genannt. Die Formel lautet dann:
Dabei kannst du die Permittivitäten mit abkürzen. Vergleichst du beide Formeln, so fällt dir auf, dass die Dielektrizitätszahl im Vakuum
ist.
Zum Abschluss kannst du dein Wissen zum Coulomb Gesetz anhand der folgenden Aufgabe testen. Dafür hast du die Ladung zweier Körper mit q = -e = -1,602 • 10-19 C gegeben. Ihre Entfernung beträgt r = 1 • 10-6 m und sie befinden sich beide im Vakuum.
Welche Kraft wirkt auf die Körper? Werden die Ladungen angezogen oder abgestoßen?
Um die Krafteinwirkung herauszufinden, setzt du die gegebenen Werte einfach in die Formel für die Coulombkraft ein:
Nach dem Coulomb Gesetz stoßen sich die beiden Körper ab, da sie gleich geladen sind. Das erkennst du an den negativen Vorzeichen.
Der Wert von , der dir in der Aufgabe begegnet ist, ist zufällig eine ganz besondere Ladung. Und zwar handelt es sich dabei um die Ladung eines Elektrons. Sie bezeichnest du auch als Elementarladung. Wenn du mehr über die Elementarladung wissen willst, schau dir unser Video
dazu an!
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