Elektrische Kraft ist die Wechselwirkung von Anziehung oder Abstoßung, die zwischen zwei Ladungen aufgrund der Existenz eines elektrischen Feldes um sie herum erzeugt wird.
Die Fähigkeit einer Ladung, elektrische Kräfte zu erzeugen, wurde Ende des 18. Jahrhunderts vom französischen Physiker Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) entdeckt und untersucht.
Um 1780 schuf Coulomb die Torsionswaage und zeigte mit diesem Instrument experimentell, dass die Stärke der Kraft ist direkt proportional zum Wert der wechselwirkenden elektrischen Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands, den die trennt.
Formel für die elektrische Kraft
Die mathematische Formel, auch Coulombsches Gesetz genannt, die die Intensität der elektrischen Kraft ausdrückt, lautet:
Im Internationalen Einheitensystem (SI) wird die Stärke der elektrischen Kraft (F) in Newton (N) angegeben.
Die Begriffe, die1 und was2 der Formel entsprechen den absoluten Werten der elektrischen Ladungen, deren SI-Einheit Coulomb (C) ist, und der Abstand zwischen den beiden Ladungen (r) wird in Metern (m) dargestellt.
Die Proportionalitätskonstante (K) hängt vom Medium ab, in das die Ladungen eingebracht werden, z. B. im Vakuum nennt man diesen Begriff elektrostatische Konstante (K0) und sein Wert ist 9,109 Nm2/Ç2.
Lerne mehr überCoulomb-Gesetz.
Wofür wird die elektrische Kraftformel verwendet und wie berechnet man sie?
Die von Coulomb erstellte Formel wird verwendet, um die Intensität der gegenseitigen Wechselwirkung zwischen zwei Punktladungen zu beschreiben. Diese Ladungen sind elektrifizierte Körper, deren Abmessungen im Vergleich zum Abstand zwischen ihnen vernachlässigbar sind.
Elektrische Anziehung tritt zwischen Ladungen auf, die entgegengesetzte Vorzeichen haben, weil die vorhandene Kraft die der Anziehung ist. Elektrische Abstoßung tritt auf, wenn Ladungen gleichen Vorzeichens zusammengebracht werden, da die abstoßende Kraft auf sie einwirkt.
Zur Berechnung der elektrischen Kraft werden die Signale von elektrische Ladungen sie werden nicht berücksichtigt, nur ihre Werte. Sehen Sie sich anhand der folgenden Beispiele an, wie Sie die elektrische Kraft berechnen.
Beispiel 1: Zwei elektrifizierte Teilchen, q1 = 3,0 x 10-6 C und q2 = 5,0 x 10-6 C, und von vernachlässigbaren Abmessungen befinden sich in einem Abstand von 5 cm voneinander. Bestimmen Sie die Stärke der elektrischen Kraft, wenn Sie sich im Vakuum befinden. Verwenden Sie die elektrostatische Konstante K0 = 9. 109 Nm2/Ç2.
Lösung: Um die elektrische Kraft zu ermitteln, müssen die Daten in der Formel mit denselben Einheiten wie die elektrostatische Konstante verwendet werden.
Beachten Sie, dass die Entfernung in Zentimetern angegeben wurde, aber die Konstante ist Meter, daher besteht der erste Schritt darin, die Entfernungseinheit umzuwandeln.
Der nächste Schritt besteht darin, die Werte in der Formel zu ersetzen und die elektrische Kraft zu berechnen.
Wir kamen zu dem Schluss, dass die Intensität der auf die Ladungen wirkenden elektrischen Kraft 54 N beträgt.
Das könnte Sie auch interessierenElektrostatik.
Beispiel 2: Der Abstand zwischen den Punkten A und B beträgt 0,4 m und die Lasten Q befinden sich an den Enden1 und Q2. Eine dritte Ladung, Q3, wurde an einer Stelle eingefügt, die 0,1 m von Q. entfernt ist1.
Berechnen Sie die Nettokraft auf Q3 wissend, dass:
- Q1 = 2,0 x 10-6 Ç
- Q2 = 8,0 x 10-6 Ç
- Q3 = – 3,0 x 10-6 Ç
- K0 = 9. 109 Nm2/Ç2
Lösung: Der erste Schritt zur Lösung dieses Beispiels besteht darin, die Stärke der elektrischen Kraft zwischen zwei Ladungen gleichzeitig zu berechnen.
Beginnen wir mit der Berechnung der Anziehungskraft zwischen Q1 und Q3.
Nun berechnen wir die Anziehungskraft zwischen Q3 und Q2.
Wenn der Gesamtabstand zwischen der Linie beträgt 0,4 m und Q3 ist 0,1 m von A entfernt, was bedeutet, dass der Abstand zwischen Q3 und Q2 beträgt 0,3m.
Aus den Werten der Anziehungskräfte zwischen den Lasten können wir die resultierende Kraft wie folgt berechnen:
Wir kamen zu dem Schluss, dass die resultierende elektrische Kraft Q1 und Q2 auf Q. ausüben3 ist 3 N.
Um Ihr Wissen weiter zu testen, helfen Ihnen die folgenden Listen:
- Coulombsches Gesetz - Übungen
- Elektrische Ladung - Übungen
- Elektrostatik - Übungen
