Coulombsches Gesetz
Das Coulombsche Gesetz beschreibt die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen.
Formel
F = k_e \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}Variablen & Einheiten — Coulombsches Gesetz
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| F | Elektrostatische Kraft | N |
| k_e | Coulomb-Konstante (8,99×10⁹) | N·m²/C² |
| q₁, q₂ | Elektrische Ladungen | C (Coulomb) |
| r | Abstand zwischen den Ladungen | m |
Herleitung & Hintergrund — Coulombsches Gesetz
Charles-Augustin de Coulomb bestimmte 1785 das Gesetz mit einer Torsionswaage. Analog zum Gravitationsgesetz (1/r²-Abhängigkeit), aber: Vorzeichen entscheiden über Anziehung (ungleich) oder Abstoßung (gleich). k_e = 1/(4πε₀), wobei ε₀ = 8,854×10⁻¹² F/m die Permittivität des Vakuums ist.
Rechenbeispiel
Zwei Protonen im Abstand r = 10⁻¹⁵ m (Atomkerngröße): F = 8,99×10⁹ × (1,6×10⁻¹⁹)² / (10⁻¹⁵)² ≈ 230 N — erklärt, warum Kernkräfte so stark sein müssen.
Anwendungsgebiete
Chemische Bindung, Festkörperphysik, Elektronik (Halbleiter), Massenspektrometrie
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Frage (Vorderseite)
Was beschreibt die Formel F = ke·q₁q₂/r²? Nenne alle Variablen und Einheiten.
Antwort (Rückseite)
Das Coulombsche Gesetz beschreibt die elektrostatische Kraft zwischen zwei Punktladungen.. F: Elektrostatische Kraft (N); k_e: Coulomb-Konstante (8,99×10⁹) (N·m²/C²); q₁, q₂: Elektrische Ladungen (C (Coulomb)); r: Abstand zwischen den Ladungen (m).
Wissenschaftliche Quellen
- [1]Griffiths, D.J. (2017). Introduction to Electrodynamics. Cambridge.
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