Coulomb’sches Gesetz

Coulomb’sches Gesetz, physikalisches Gesetz, welches die Anziehung oder Abstoßung zweier elektrisch geladener Teilchen quantitativ beschreibt.

Das Coulomb’sche Gesetz ist der elektrostatische Spezialfall der Maxwell’schen Gleichungen (siehe James Clerk Maxwell), die alle statischen und dynamischen elektrischen und magnetischen Phänomene der klassischen Physik umfasst. Das Gesetz ist nach seinem Entdecker, dem französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) benannt. In heute üblicher Schreibweise lautet das Coulomb’sche Gesetz:

F = Q1 Q2 r0/(¼ p e0 r2).

In Worten bedeutet dies, dass die Kraft F, die ein geladenes Teilchen auf ein anderes geladenes Teilchen ausübt, jeweils proportional zur Ladung des ersten Teilchens Q₁ und Ladung des zweiten Teilchens Q₂, sowie indirekt proportional zum Quadrat des Abstandes r zwischen den Ladungen ist. Wenn man die Ladung eines Teilchens beispielsweise verdoppelt, verdoppelt sich ebenso die Kraft. Wenn man den Abstand der Teilchen verdoppelt, viertelt sich die Kraft, die sie aufeinander ausüben. Der Faktor r₀ steht für den so genannten Einheitsvektor in der Verbindungsrichtung zwischen den beiden Ladungen. e₀ bezeichnet eine physikalische Konstante, die so genannte absolute Dielektrizitätskonstante; e₀ = 8,854188 × 10^-12 Amperesekunde pro Volt und Meter (A s V^-1 m^-1). Im Gegensatz zu magnetischen Kräften wirkt die elektrische Kraft zentral, d. h. die Kraft, die auf das erste Teilchen wirkt, zeigt in Richtung des zweiten Teilchens. Das erste Teilchen übt auf das zweite Teilchen eine Kraft derselben Stärke, aber entgegengesetzter Richtung aus wie das zweite Teilchen auf das erste. Wenn die beiden Ladungen dasselbe Vorzeichen haben (etwa zwei Elektronen), wirkt die Kraft abstoßend, bei entgegengesetzten Vorzeichen anziehend. Ein typisches Beispiel ist das Rutherford-Experiment, in welchem Alphateilchen (beide positiv geladen) abgestoßen werden.