Coulombs lag, eller Coulombs inversa kvadratlag, är en lag som formulerades av den franska fysikern Charles-Augustin de Coulomb på 1700 talet och är lik Newtons gravitationslag. Lagen beskriver relationen mellan elektrisk laddning och den elektriska kraft som verkar mellan två elektriskt laddade partiklar. Coulumbs lag säger att kraften som de två partiklarna utövar på varandra är direkt proportionell mot produkten av deras laddningar och oberoende av deras massa, samt omvänt proportionell till kvadraten av deras avstånd. Det kan låta krångligt men men Matematiskt blir det förhoppningsvis lättare att förstå (se ”Formel” nedan).
Med enklare ord så kan man med hjälp av Coulombs lag bestämma kraften som verkar mellan två laddade partiklar. När avståndet mellan partiklarna ökar så minskar kraften och den elektriska fältstyrkan. Kraften kan vara antingen positiv eller negativ beroende på ifall partiklarna attraherar eller repellerar varandra.
Positivt och negativt laddade partiklar ”gillar” att röra sig mot varandra, de attraherar varandra. Två negativt- eller två positivt laddade partiklar kommer putta ifrån varandra. De repellerar varandra. Tänk på ifall du någon gång har försökt sätta ihop två magneter med varandra. Då har du säkert också märkt att avståndet mellan magneterna påverkar hur svårt det är att sätta ihop dem. Långt avstånd mellan => lätt att sätta ihop. Litet avstånd => mycket svårare och ibland nästan omöjligt.
Formel
Coulombs konstant (k) – K i coulombs lag är en konstant som kallas just Coulombs konstant, värdet är:
k = 6,24*1018’
Coulombs lag
[latexpage]
$F_E=k \cdot \frac{Q_1 \cdot Q_2}{r^2}$
Där Fe = elektrisk kraft, k = Coulombs konstant, Q = laddning, r = avstånd
Enhet
Coulomb (eller amperesekund (As) är SI-enheten för elektrisk laddning. Definitionen utgår från ampare och 1 coulomb är den laddning som under 1 sekund passerar genom en ledare med strömstyrkan 1 ampere. Detta motsvarar ungefär laddningen av 6,24*1018 (eller 1,036*10-5 mol) elektroner.
Exempel
En negativt laddad partikel med en laddning på -5 Coulombs befinner sig 10 meter från en positivt laddad partikel med en laddning på 8 Coulombs. Beräkna kraften mellan partiklarna med hjälp av Coulombs lag.
Lösningsförslag:
Coulombs lag säger att kraften mellan två laddade partiklar (F) är direkt proportional till produkten av laddningarna (q1 * q2) och invers proportional till kvadraten av avståndet mellan partiklarna (r^2). Så formeln blir:
F = k * (q1 * q2) / r^2
Där k är Coulombs konstant, med en värde på 8.99 * 10^9 N * m^2 / C^2.
Så, för de två partiklarna i exemplet, har vi:
q1 = -5 Coulombs q2 = 8 Coulombs r = 10 meter
Sätt in värdena i formeln och lös:
F = (8.99 * 10^9 N * m^2 / C^2) * (-5 Coulombs) * (8 Coulombs) / (10 meter)^2 F = 1.33 * 10^9 N
Svar: Kraften mellan de två partiklarna är 1.33 * 10^9 N.
