Coulombs lov

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

$F=k\backslash frac\{q\_1q\_2\}\{r^2\}\backslash ,$

hvor F er kraften, k er Coulombs konstant, 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.

Coulombs konstant er

$$

k = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0} = 8.987 742 438 \times 10^9 Nm^2C^{-2} hvor $\backslash epsilon\_0$ er den elektriske konstanten (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 $\backslash hat\backslash mathbf\; r\; =\; \backslash mathbf\; r/r$ er enhetvektor som peker i retning mellom ladningene.

Coulombs lov kan utledes fra Gauss' lov som er en av Maxwells likninger. For ladninger i bevegelse kommer magnetiske krefter i tillegg til de elektriske, og Coulombs lov alene gir ikke en fullgod beskrivelse. For små partikler, som elektroner og protoner, kan coulombs lov brukes i stor grad, men da modifisert innenfor rammeverket av kvantemekanikken. For store hastigheter, må kreftene mellom ladde partikler beskrives av spesiell relativitetsteori.