Beschreibung des Bildes: Das nach Charles-Augustin de Coulomb benannte Coulombsche Gesetz (F=kqq/r²) ist eine Gleichung, die die anziehende oder abstoßende elektrische Kraft (F) zweier Punktladungen (q) darstellt.
Die Coulomb-Gleichung ist eines der Grundgesetze der Elektrostatik, das die elektrische Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen beschreibt. Diese Gleichung ist nach dem Physiker benanntFranzösisch Charles-Augustin de Coulomb(1736-1806), der es im 18. Jahrhundert formulierte.
Die Coulomb-Gleichung wird mathematisch wie folgt ausgedrückt: F = k q₁ q₂ / r²
- F ist die elektrostatische Kraft zwischen zwei elektrischen Punktladungen q₁ und q₂.
- k ist die Coulomb-Konstante (8,9875×109Nm2/C2), die vom verwendeten Einheitensystem und der Vakuumpermittivität (Fähigkeit eines leeren Raums, sich als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Feld zu polarisieren) abhängt.
- r ist der Abstand zwischen den beiden Ladungen.
Die elektrostatische Kraft wirkt auf positive und negative elektrische Ladungen, und das kann auch so seinattraktiv(zwischen entgegengesetzten Ladungen) oderabweisend(zwischen Ladungen desselben Vorzeichens).
Diese Kraft wird durch das Coulombsche Gesetz beschrieben. Elektrische Ladung wird im Internationalen Einheitensystem (SI) in Coulomb (C) ausgedrückt. Elektronen tragen eine negative Elementarladung von etwa -1,602 x 10-19C, während Protonen eine positive Ladung mit gleichem Absolutwert tragen.
Die elektrostatische Kraft nimmt mit dem Quadrat des Abstands zwischen den Ladungen ab. Das heißt, je weiter die Ladungen voneinander entfernt sind, desto schneller nimmt die Kraft ab. Umgekehrt gilt: Je näher die Lasten beieinander liegen, desto stärker steigt die Kraft. Dies erklärt die Abstoßung zwischen Protonen, die positiv geladene Teilchen sind. Nach dem Coulombschen Gesetz ist die elektrostatische Kraft zwischen zwei Protonen direkt proportional zum Produkt ihrer positiven Ladungen (q1 und q2) und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen (r).2). Da dieser Abstand (r) sehr klein ist, in der Größenordnung eines Femtometers (1 Femtometer = 1×10-15m) ist die elektrostatische Kraft enorm.
Die Coulomb-Gleichung gilt für unbewegliche Ladungen im Zusammenhang mit statischer Elektrizität. Wenn sich die Ladungen bewegen, müsste man die Auswirkungen der speziellen Relativitätstheorie (Magnetismus) berücksichtigen und die Maxwellschen Gleichungen des Elektromagnetismus verwenden.
Die elektrostatische Kraft ist eine grundlegende Naturkraft und für viele elektrische Phänomene verantwortlich, die im Alltag beobachtet werden.
Statische Elektrizität ist ein elektrisches Phänomen, das auftritt, wenn sich stationäre elektrische Ladungen auf der Oberfläche eines isolierenden Objekts ansammeln. Wenn Gegenstände aneinander gerieben werden, entstehen elektrische Ladungen, die Funken erzeugen oder das Gefühl eines Stromschlags verursachen.
Blitze sind ein sehr starkes natürliches elektrisches Phänomen, das auftritt, wenn zwischen statisch geladenen Wolken und dem Boden oder zwischen den Wolken selbst eine elektrische Entladung auftritt.
Die Nord- und Südlichter sind spektakuläre Lichtspiele in den Polarregionen, die durch die Kollision geladener Teilchen des Sonnenwinds mit geladenen Teilchen der Erdatmosphäre verursacht werden.
Elmslichter sind Lichtphänomene, die bei Gewittern manchmal an spitzen Gegenständen wie Schiffsmasten oder Baumwipfeln auftreten. Sie werden durch die Ansammlung elektrischer Ladungen in der Luft um diese Objekte herum verursacht.
Kugelblitze sind schwebende elektrische Lichtkugeln, die bei Gewittern auftreten und sich unregelmäßig bewegen können.
Die statische Elektrizität der Atmosphäre ist auch für das Vorhandensein einer Ionenschicht in der Ionosphäre der Erde verantwortlich, die eine wichtige Rolle bei der Funkkommunikation und bei der Brechung elektromagnetischer Wellen spielt.
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