Coulombkraft
F=(q₁·q₂):(4·π·e₀·r²)
Basiswissen
Die Coulombkraft heißt auch elektrostatische Kraft. Gleiche elektrische Ladungen (++ oder --) stoßen sich ab, ungleiche Ladungen (+-) ziehen sich an. Die Formel sagt, wie stark in Newton.
Art der Kraft
Es gibt zwei Arten von elektrischen Ladung: die positiven und die negativen. Teilchen können eine elektrische Ladung haben oder auch nicht. Elektronen habe eine negative, Protonen haben eine positive, Neutronen haben gar keine.
+ und + stoßen sich ab.
- und - stoßen sich ab.
- und + ziehen sich an.
Zwischen zwei elektrischen Ladungen wirkt automatisch immer eine Kraft (wenn dazwischen nichts die Kraft abschirmt). Zwei gleiche Ladungen stoßen sich immer ab. Zwei ungleiche ziehen sich immer an. Die Coulomb-Kraft ist im Vergleich mit der Schwerkraft extrem viel stärker. Sie verliert mit der Entfernung aber schneller ihre Stärke als die Schwerkraft.
Formel
- F = (q₁·q₂) : (4·π·e₀·r²)
Legende
- ◦ F ist die Kraft, mit der sich q1 und q2 anziehen oder abstoßen, oft in Newton ↗
- ◦ q₁ ist eine kugelsymmetrische Ladungsmenge [oft in Coulomb] ↗
- ◦ q₂ ist eine kugelsymmetrische Ladungsmenge [oft in Coulomb] ↗
- ◦ π ist die Kreiszahl Pi [etwa 3,14] ↗
- ◦ e₀ ist die elektrische Feldkonstante ↗
- ◦ r ist der Abstand der beiden Ladungsmittelpunkte
- ◦ Die elektrische Feldkonstante e0 hat den Wert:
- ◦ 8,854187817 mal 10 hoch -12 As/Vm
Nützliche Werte
- -1,6022 mal 10 hoch -19 Coulomb ist die Elektronenladung ↗
- +1,6022 mal 10 hoch -19 Coulomb ist die Protonenladung ↗
- Etwa 25 Pikometer (10 hoch -15 Meter) ist ein typischerAtomradius ↗
Was ist eine Singularität?
Das kleine r in der Formel steht für den Abstand zwischen zwei Ladungen. Betrachtet man die Ladungen als sogenannte Punktladung, dann hätten sie selbst keine Ausdehnung, sie wären sozusagen nulldimensional. Man könnte ihren Astand dann auf Null verringern, sie also direkt ineinander legen. Das würde für die Formel aber bedeuten, dass man durch die Zahl Null dividieren müsste. Die Division durch Null ist aber nicht definiert. Damit liefert diese Formel keine Aussage, welcher physikalische Zustand im Abstand r=0 herrschen würde. Bestimmte Orte oder Zeiten, für die Formeln der Physik nicht definiert sind oder wo deren Grenzwerte gegen unendlich streben nennt man in der Physik eine Singularität (Physik) ↗
