Coulombs lag

Från Wikipedia
(Omdirigerad från Coulombkraft)
Hoppa till navigering Hoppa till sök
Coulombkraften kan vara repulsiv eller attraktiv. Lika laddningar repellerar, olika laddningar attraherar.

Inom fysiken är Coulombs lag eller Coulombs inversa kvadratlag är en experimentell naturlag av som beskriver styrkan och riktningen för en kraft som verkar mellan två stationära elektriskt laddade partiklar.[1] Lagen publicerades först 1785 av den franska fysikern Charles-Augustin de Coulomb och var avgörande för utvecklingen av den elektromagnetiska fältteorin, kanske till och med dess startpunkt, eftersom det nu var möjligt att diskutera mängden elektrisk laddning på ett meningsfullt sätt.[2]

För beräkning av enbart kraftens storlek, kan den skalära formen

användas där och är partiklarnas laddningar, är avståndet mellan partiklarna och är Coulombs konstant:

där är den elektriska konstanten. Vektorformen av Coulombs lag är

där är en vektor som bestämmer laddningarnas positioner i förhållande till varandra. De övriga storheterna är de som nämnts ovan.

I båda fallen är Coulombs lag korrekt endast om laddningarna ej rör sig i förhållande till varandra. Laddningar i relativ rörelse ger upphov till magnetiska fält som i sin tur utövar en kraft på laddningarna. Vid rörelse kommer de elektriska fälten att transformeras i enlighet med Albert Einsteins speciella relativitetsteori.

Coulombpotential[redigera | redigera wikitext]

I det elektrostatiska fallet är det elektriska fältet virvelfritt och energiskillnaden vid en laddningstransport mellan två punkter är därför oberoende av transportvägen och det elektriska fältet och den elektriska kraften kan beskrivas av en potential.

Om coulombkraften kan beskrivas med en potential, så gäller för en punktladdning Q

I detta fall är potentialskillnaden mellan två punkter i det elektriska fältet, lika med spänningsfallet och där integrationskonstanten C vanligen är lika med noll, så att potentialen går mot noll då avståndet r går mot oändligheten.

Den potentiella elektriska energin kan också beskrivas med en potential:

Det är även här vanligt att välja randvillkoret så att den potentiella energin vid oändligheten är noll.

Krafter inom och mellan atomer[redigera | redigera wikitext]

Coulombs lag gäller även inom och mellan atomer, och beskriver korrekt kraften mellan den positivt laddade atomkärnan och var och en av de negativt laddade elektronerna. Denna enkla lag svarar också på rätt sätt för de krafter som binder atomer samman till molekyler och för de krafter som binder atomer och molekyler för att bilda vätskor och fasta ämnen. I allmänhet, allt eftersom avståndet mellan joner minskar, så ökar attraktionsenergin och jonbindning blir mer gynnsam.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Huray, Paul G. (2010) (på engelska). Maxwell's equations. Hoboken: Wiley. sid. 57. ISBN 978-0-470-54991-9. OCLC 739118459. https://www.worldcat.org/oclc/739118459. Läst 12 maj 2020 
  2. ^ Roller, Duane; Roller, D.H.D. (1954) (på engelska). The development of the concept of electric charge: Electricity from the Greeks to Coulomb. Cambridge: Harvard University Press. sid. 79. https://archive.org/details/developmentofcon0000roll. Läst 12 maj 2020 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]