Coulombs lov og elektriske kræfter

I denne artikel gennemgås de vigtigste begreber om Coulomb's lov og elektriske kræfter.

Nøglebegreber

Begreb	Betydning
Elektrisk ladning	En egenskab ved stof, der bestemmer kraften på et objekt, når det placeres i et elektromagnetisk felt. Objekter kan have positiv, negativ eller neutral ladning. Ligesom energi og masse, er den samlede elektriske ladning bevaret, og ladning kan ikke skabes eller destrueres.
$k$ ‍	Den elektriske kraftkonstant, eller Coulombs konstant, som har en værdi på $9, 0 ⋅ 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}$ ‍.

Ligninger

Ligning	Symbol forklaring	Betydning
$\| F_{E} \| = k \| \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} \|$ ‍	$F_{E}$ ‍ er elektrisk kraft, $k$ ‍ er Coulombs konstant, $q_{1}$ ‍ og $q_{2}$ ‍ er ladningerne, og $r$ ‍ er afstanden mellem ladningerne.	Størrelsen af den elektriske kraft mellem $q_{1}$ ‍ og $q_{2}$ ‍ er direkte proportional med størrelsen af ladningerne og omvendt proportional med kvadratet på afstanden mellem dem. Denne ligning er kendt som Coulombs Lov.

Sammenligning af elektrisk kraft og gravitationskraft

Coulombs lov kan se noget velkendt ud, da den har en del tilfælles med Newtons gravitationslov:

\begin{aligned} \begin{aligned} | F_{E} | & = k | \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} | \\ | F_{g} | & = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}} \end{aligned} \end{aligned}

Ligesom gravitationskraften, hvis størrelse øges med massen, øges den elektriske kraft med ladningerne. Begge kræfter virker langs den imaginære linje, der forbinder objekternes centre. Begge kræfter er omvendt proportional med kvadratet af afstanden mellem objekterne. Begge kræfter har en proportionalitetskonstant.

F_{g}

bruger

G

F_{E}

bruger

k

, hvor

k = 9, 0 \cdot 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}

En forskel mellem gravitationskraft og elektrisk kraft er deres relative styrker, hvilket ses med forholdet mellem

k

G

. Den elektrostatiske kraft mellem en elektron og en proton er mange størrelsesordener større end gravitationskraften mellem dem.

Retning af elektrisk kraft

Den elektriske kraft

F_{E}

kan enten være tiltrækkende eller frastødende. Ladninger med modsat fortegn vil tiltrække hinanden. Ladninger med samme fortegn vil frastøde hinanden.

Hvad bør jeg ellers vide om Coulombs lov?

Elektrisk kraft er omvendt proportional med $r^{2}$ ‍, ikke med $r$ ‍. Når afstanden mellem to ladninger øges, falder den elektriske kraft derfor med kvadratet på denne afstand.‍ For eksempel, hvis afstanden mellem to elektroner fordobles (der ganges med 2), vil den frastødende kraft mellem dem reduceres (fordi $r$ ‍ er i nævneren) med en faktor $4$ ‍ i stedet for $2$ ‍ (fordi der divideres med kvadratet på $r$ ‍).

Vil du deltage i samtalen?

Log ind

Sortér efter:

Ingen opslag endnu.

Forstår du engelsk? Klik her for at se flere diskussioner på Khan Academys engelske side.