Coulomb's Law

00:01 Da wir nun eine Vorstellung davon haben, was Ladung ist und wie man die Ladung sowohl in ihren Einheiten als auch in bestimmten Größenordnungen beschreibt, lassen Sie uns über das Coulomb-Gesetz sprechen, das beschreibt, wie diese Ladungen reagieren wenn sie sich in der Gegenwart des anderen befinden.

00:12 Das Coulomb-Gesetz ist ein Gesetz, das die Kraft beschreibt, die zwei Teilchen erfahrenm, wenn sie beide aufgeladen sind und sich in der Gegenwart des anderen befinden.

00:20 Das Ausmaß dieser Kraft, und es ist wichtig zu betonen, dass es das Ausmaß ist, denn auch das wird eine Richtung haben, über die wir sprechen werden.

00:27 Die Größe der Kraft zwischen diesen beiden Ladungen, q1 und q2 für die beiden Ladungen, die durch eine bestimmte Entfernung r getrennt sind, ist durch die Kraft gleich gegeben, k mal das Produkt dieser beiden Ladungen geteilt durch den Abstand zwischen den beiden Ladungen im Quadrat.

00:44 Bei entgegengesetzten Ladungen ist die Richtung der Kraft gleich.

00:49 Die positiven und negativen Ladungen wären also zum Beispiel sich gegenseitig anziehen, während sie bei gleicher Ladung voneinander getrennt wären.

00:55 Gegensätzliche Ladungen ziehen sich also an und gleiche Ladungen stoßen sich ab.

01:00 Dieser k-Wert, den wir in die Gleichung für die Kraft eingeführt haben, ist eine konstante Zahl k das ist 9 mal 10, und das ist eine sehr große Zahl Sie sehen also, dass diese Zahl, anders als die Schwerkraft, eine sehr, sehr große Zahl ist.

01:15 Es lohnt sich also zu betonen, dass diese Kraftgleichung einfach eine Kraftgleichung ist wie jede Gleichung, die wir eingeführt haben.

01:24 Da es sich um eine besondere Art von Kraft handelt, folgt sie immer noch dem zweiten Newtonschen Gesetz, das heißt, wenn ich die Kraft zwischen diesen beiden Ladungen kenne und auch ihre Massen, dann kann ich herausfinden, wie sie unter gegenseitigem Einfluss der elektrischen Kraft beschleunigt werden.

01:41 Wir werden dies also manchmal tun, wenn wir die Masse eines Elektrons kennen, und die Masse eines Protons, wobei die Masse des Protons viel, viel größer ist So können wir die Beschleunigungen der beiden Objekte, wenn wir ihre Massen kennen und durch die Kenntnis des Coulombschen Gesetzes für die Kraft, die sie aufeinander ausüben, ermitteln.

01:56 Diese Kraft ist gleich groß und entgegengesetzt.

01:59 Gleiche Größe und entgegengesetzte Richtung für jede Ladung.

02:04 Mit anderen Worten entspricht dies dem dritten Newtonschen Gesetz.

02:07 Die Kräfte, die jedes Objekt erfährt, sind also immer noch in entgegengesetzte Richtungen zueinander gerichtet.

02:12 Abschließend sei noch auf die Ähnlichkeit dieser Gleichung hingewiesen, die wir haben, das Coulombsche Gesetz für die elektrischen Ladungen, mit der Gravitationskraft, über die wir bereits gesprochen haben.

02:24 Wenn man diese beiden Gleichungen vergleicht, sieht man, dass man immer noch das Produkt zweier Zahlen nimmt.

02:28 In dem einen Fall geht es um die Masse, im anderen Fall um das Gewicht.

02:31 In diesem Fall geht es um die elektrische Ladung.

02:34 Es hängt immer noch vom Abstand zwischen den beiden Quadraten ab, aber für jede dieser Kräfte haben wir eine andere Zahl vorne herausgezogen.

02:41 Im Fall der Gravitation haben wir G, das, wie wir gesehen haben, eine sehr, sehr kleine Zahl ist.

02:45 Im Falle der Elektrizität haben wir k, was eine sehr, sehr große Zahl ist.

02:50 Es ist also gut und wichtig zu wissen, dass die elektrische Kraft viel, viel, viel stärker ist als die Gravitationskraft.

02:59 Die Gravitationskraft ist eine der schwächsten Kräfte, die uns in der Physik bekannt sind.

03:03 Eine letzte Sache, die wirklich wichtig über die Natur dieser elektrischen Kräfte zu verstehen ist, ist, dass sie einem Gesetz der Überlagerung folgen.

03:12 Das bedeutet, dass wir eine Ladung haben, die eine Kraft aus mehreren verschiedenen Richtungen erfährt, und wir wollen die Gesamtkraft ermitteln, die auf dieses Objekt einwirkt, so müssen wir nur die beiden Kräfte zusammenaddieren, die es von zwei verschiedenen Orten aus erfährt.

03:28 Wir müssen hier allerdings sehr vorsichtig sein, was die Richtung angeht, weil eine Kraft vielleicht in eine Richtung zeigt, während eine Kraft vielleicht in eine andere Richtung weist.

03:36 Mit anderen Worten, es handelt sich um Vektoren, so dass wir mit dem Betrag vorsichtig sein müssen sowie die Richtung dieser Vektoren, welche Komponenten diese Vektoren haben, während wir die Kräfte zusammenzählen.