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Coulombsches Gesetz / Coulombkraft

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Dieser Artikel befasst sich mit dem Coulombschen Gesetz, welches jene elektrische Kraft zwischen zwei Punktladungen beschreibt.

Auch genannt Coulombkraft, wirkt diese je nach Vorzeichen der betrachteten Punktladungen abstoßend oder anziehend und zwar unmittelbar auf deren direkter Verbindungslinie.

Das Gesetz wurde 1785 von Charles Augustin de Coulomb einem französischen Physiker begründet und gilt als Basis der Elektrostatik, also der Elektrik der ruhenden Ladungen.

Das Coulombsche Gesetz:
Fel\displaystyle F_{el}==kq1q2d2\displaystyle k\cdot \frac{q_1\cdot q_2}{d^2}

Variable

Beschreibung

[Einheit]

FelF_{el}

Coulombkraft = Elektrische Kraft

[N] für Newton

k

Proportionalitätskonstante

[Nm2C2N\cdot \dfrac{m^2}{C^2}]

q1,q2q_{1}, q_{2}

Punktladungen 1 und 2,

jeweils entweder positiv oder negativ

[C] für Coulomb

d

Abstand (bzw. distance)

der Ladungen zueinander

[m] für Meter

Zur besseren Vorstellung anbei eine beispielhafte Anordnungsmöglichkeinen von

2 Punktladungen, diese jeweils negativ (blau) oder positiv (rot) geladen

Die entstehende Coulombkraft FelF_{el} ist (grün) eingezeichnet. F12,F21F_{12}, F_{21} sind lediglich andere Bezeichnungen der gleichen elektrischen Kraft, welche mit dem Coulombschen Gesetz berechnet werden kann.

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Interessante Fragestellungen und deren Antworten zum Coulombschen Gesetz:

Mit der praktischen Verwendung des Coulombschen Gesetzes ergeben sich folgende interessante Schlussfolgerungen:

  • Der Abstand d (also die direkte Verbindung) der Ladungen steht im Nenner im Quadrat (d2d^2), vereinfacht ausgedrückt eine Funktion der Form y=1x2y = \dfrac {1}{x^2} (siehe grüner Graph im nachfolgenden Bild). Somit ergibt sich durch die Verdoppelung des Abstandes (d) im Ergebnis eine Viertelung der Coulombschen Kraft (FelF_{el}).

Im nachfolgenden Bild wurde der Abstand d = 1 (blau) auf d = 2 (rot) verdoppelt.

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  • Die Ladungen q1q_1 (bzw. Q1Q_1) und q2q_2 (bzw. Q2Q_2) stehen im Coulombschen Gesetz als Produkt im Zähler.

  • Wie ist das positive oder negative Ergebnis der Coulombschen Kraft FelF_{el} bezüglich Anziehung oder Abstoßung zu bewerten?

Herzlichen Glückwunsch, Du hast es geschafft, wir sind am Ende des Artikels angelangt!

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Übungsaufgaben: Coulombsches Gesetz / Coulombkraft


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