Coulombkracht

Coulombkracht is de elektrostatische kracht die twee puntladingen op elkaar uitoefenen. Ze vormt een fundamentele interactie in de elektrostatica en is genoemd naar Charles-Augustin de Coulomb, die de relatie tussen ladingen en afstand beschreef.

Voor twee puntladingen q1 en q2 die op afstand r van elkaar staan in vacuüm bedraagt de kracht tussen hen F = k |q1 q2| / r^2, waarbij k de coulomb-constante is. In SI-eenheden geldt k = 1/(4π ε0) ≈ 8,9875 × 10^9 N m^2 C^-2, met ε0 de elektrische permittiviteit van het vacuüm. De richting van de kracht ligt langs de lijn die de twee ladingen verbindt; F12 = k q1 q2 r_hat / r^2, waarbij r_hat de eenheidsvector is van q1 naar q2. De kracht is repulsief bij gelijke tekens en aantrekkend bij tegengestelde tekens. Newton’s derde wet geldt: F21 = -F12.

In een medium met relatieve permittiviteit εr wordt de kracht zwakker: F = (1/(4π ε0 εr)) (q1 q2 / r^2). De Coulombkracht kan daardoor variëren afhankelijk van het materiaal tussen de ladingen.

Relaties en gevolgen: de Coulombkracht is gerelateerd aan het elektrische veld via F = qE, en het veld van een puntlading volgt E = k q / r^2. Hoewel kracht alleen geldt voor statische situaties, vormt Coulombkracht de basis van veel fenomenen in chemie en natuurkunde op macroniveau, zoals ionbinding en elektrostatische interacties. Beperkingen ontstaan bij bewegende ladingen en in aanwezigheid van magnetische velden, waar Lorentzkracht van toepassing is.