Coulombs lov

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk

Coulombs lov er satt opp av den franske fysikeren Charles Augustin Coulomb, og sier at kraften mellom to elektrisk ladde partikler i ro er proporsjonal med produktet av ladningene og omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom dem, dvs.

F=k\frac{q_1q_2}{r^2}\,

hvor F er kraften, k er en konstant avhengig av hvilke måleeneheter som benyttes, q1 og q2 er de to ladningene og r er avstanden mellom dem. Kraften er frastøtende hvis de to ladningene har samme fortegn, og tiltrekkende hvis de er forskjellige, f.eks. frastøtes to elektroner, mens et elektron og proton tiltrekkes.

Konstanten k er i SI-systemet


k = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = 8,987 742 438 \times 10^9 \,\mathrm{Nm^2C^{-2}}

hvor \epsilon_0 er permittiviteten til vakuum.

Den fulle versjonen av Coulombs lov uttrykkes på vektoriell form


\mathbf F = k\frac{q_1q_2}{r^2}\hat\mathbf r

hvor \hat\mathbf r = \mathbf r/r er enhetvektor som peker i retning mellom ladningene.

Coulombs lov kan utledes fra definisjonen av elektrisk felt. Dette kan beregnes fra Gauss' lov som er en av Maxwells likninger. Kraften mellom to ladninger i bevegelse, får i tillegg til Coulomb-kraften et bidrag fra magnetiske krefter. For store hastigheter, må disse kreftene beskrives ved spesiell relativitetsteori. Coulombs lov alene gir derfor ikke en fullgod beskrivelse. For veldig små avstander mellom partiklene blir Coulombs lov modifisert med bidrag fra kvantemekanikken.