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Coulombkraft
- Coulomb'sches Gesetz (2:26 Minuten)
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Einleitung
Die Wirkung der Coulombkraft kann man gut an folgendem Experiment erkennen. Auf der linken Seite sind eine negative und eine positive Metallkugel an Fäden aufgehängt und auf der rechten Seite sind zwei negativ geladene Metallkugeln aufgehängt.
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Man beobachtet, dass sich die beiden negativ geladenen Metallkugeln abstoßen und dass sich die negative und die positive Ladung anziehen. Daraus schließt man:
Gleichartig geladene Körper stoßen einander ab und ungleichartig geladene ziehen einander an.
Coulombsches Gesetz
Wie stark sich zwei Körper oder Teilchen anziehen oder abstoßen hängt von der Stärke der Ladung und dem Abstand zwischen den Körpern / Teilchen ab. Es wurde um 1785 von Charles Augustin de Coulomb entdeckt und lautet:
$$ F = \dfrac{1}{4 \pi \cdot \epsilon_0 \cdot \epsilon_r} \cdot \dfrac{Q_1 \cdot Q_2}{r^2} $$
\( \epsilon_0 \) = Elektrische Feldkonstante, \( \epsilon_r \) = Dielektrizitätszahl
\( Q_1, Q_2 \) = Ladungen der beiden Körper, \( r \) = Abstand der Massenmittelpunkte
Die elektrische Feldkonstante ist die Permittivität des Vakuums, d.h. sie gibt an wie durchlässig das Vakuum für elektrische Felder ist. Ihr Wert beträgt:
$$ \epsilon_0 = 8,854 \cdot 10^{-12} \dfrac{A \cdot s}{V \cdot m} $$Die Dielektrizitätszahl auch dielektrische Leitfähigkeit genannt, gibt die Durchlässigkeit eines Materials für elektrische Felder relativ zu der Durchlässigkeit im Vakuum an.
Dielektrizitätszahlen einiger Stoffe:
| Stoff | \( \epsilon_r \) | Stoff | \( \epsilon_r \) |
|---|---|---|---|
| Bernstein | 2,8 | Polystyrol | 2,6 |
| Glas | 5 ... 16 | Porzellan | 4,5 ... 6,5 |
| Hartpapier | 3,5 ... 5 | Transformatorenöl | 2,5 |
| Spezielle keramische | 100 ... 10.000 | Vakuum | 1 |
| Luft | 1,0006 | Wasser | 81 |
| Paraffin | 2,3 |
Quellen
- Wikipedia: Artikel über "Coulombsches Gesetz"
- Wikipedia: Artikel über "Permittivität"
- Wikipedia: Artikel über "Elektrische Feldkonstante"
Literatur
- English version: Article about "Coulomb's Law"