Puntladingen

Puntladingen zijn wiskundige idealisaties die worden gebruikt in de elektrostatica om de elektrische lading van een object te vereenvoudigen tot een lading die is geconcentreerd op een enkel punt in de ruimte. Daardoor kan het veld van een lading heel eenvoudig worden beschreven, mits men rekening houdt met de afstand tot de lading.

De elektrische aantrekkings- of afstotingskracht tussen twee puntladingen q1 en q2 op afstand r is gegeven door de Coulombwet: F = (1/4πε0) q1 q2 / r^2, met richting langs de lijn die de twee ladingen verbindt. De elektrische veldsterkte vanwege een puntlading q op een punt op afstand r is E(r) = (1/4πε0) q (r − r0) / |r − r0|^3, waarbij r0 de positie van de bronlading is. Het elektrische potentiaalveld van een puntlading is V(r) = (1/4πε0) q / |r − r0|. De terugkoppeling met potentiële energie geeft U = (1/4πε0) q1 q2 / r12 voor twee puntladingen.

Bij meerdere puntladingen geldt de optelsom: het totale elektrisch veld is de vector-som van de velden van alle ladingen, en de totale potentiaal is de som van hun potentiëlen (principe van superpositie). Puntladingen vormen ook de basis voor beschrijvingen zoals het dipoolmoment en multipolaire expansies bij afstand.

Beperkingen: puntladingen zijn ideale modellen. In werkelijkheid hebben ladingen een finite grootte en quantummechanische effecten kunnen belangrijk zijn op korte afstanden; het model is het meest bruikbaar wanneer afstanden groot zijn ten opzichte van de afmetingen van de ladingverdeling.