CoulombKräfte

Die Coulombkräfte beschreiben die elektrostatische Anziehung oder Abstoßung zwischen elektrisch geladenen Teilchen. Sie folgen dem Coulombschen Gesetz, das den Betrag der Kraft F zwischen zwei punktförmigen Ladungen q1 und q2 in Abhängigkeit vom Abstand r angibt.

Die Kraft hat Betrag F = (1/(4π ε0)) · |q1 q2| / r^2, wobei ε0 die elektrische Feldkonstante im Vakuum ist. Die Richtung verläuft entlang der Verbindungslinie der beiden Ladungen. Sind q1 und q2 gleich signiert, wirken sie abstoßend; bei entgegengesetztem Vorzeichen ziehen sie sich an.

In einem Medium mit der relativen Dielektrizitätskonstante εr wird die Kraft durch F = (1/(4π ε0 εr)) · q1 q2 / r^2 reduziert. Die zugehörige potentielle Energie ist U(r) = (1/(4π ε0 εr)) · q1 q2 / r.

Bei mehreren Ladungen gilt das Superpositionsprinzip: Die auf eine Ladung wirkende Gesamtkraft ist die Vektorsumme der Einzelkräfte von allen anderen Ladungen.

Historisch wurde das Gesetz durch Experimente von Charles-Augustin de Coulomb im Jahr 1785 bestätigt. Die Formel wird oft als F = k q1 q2 / r^2 mit k = 1/(4π ε0) zusammengefasst.

Coulombkräfte spielen eine zentrale Rolle in der Physik und Chemie: Sie bestimmen Bindungen in Atomen und Molekülen, beeinflussen das Verhalten von Elektrolyten, Plasmen und elektrischen Feldern, und bilden die Grundlage für das Verständnis von Ladungsverteilungen in Materialien.