Coulomb kanunu

**Coulomb yasası** ya da Coulomb'un ters kare yasası, bir fizik yasasıdır. Elektrik yüklü tanecikler arasındaki elektrostatiği tanımlar. Bu yasa 1785'te Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb tarafından yayınlanmıştır ve klasik elektromanyetizmadaki önemli bir gelişmedir. Coulomb yasası Gauss yasasından ve *vice versa* (bahsi geçen hadisenin tam tersinin de geçerli olduğunu anlatmak için kullanılır)*dan* türetilmiştir. Yasa elektromanyetizmin prensibi durumuna gelmiştir.
## Tarihçe

Antik Akdeniz toplumlarında, kehribar çubuğunun kedi kürküne sürtüldüğünde tüy gibi hafif nesneleri çektiği bilinirdi. MÖ 600'de Miletli Thales statik elektrik üzerine bir takım gözlemler yaptı. Gördüğü şeyi, sürtünmenin mıknatıs görevi gördüğüne yordu. Buna karşın manyetit gibi minerallerin sürtünmeye ihtiyacı yoktu. Thales, bu çekim olayının manyetik alandan dolayı olduğu konusunda yanılıyordu fakat bilim daha sonra manyetizma ve elektriklenme arasında bir bağlantı olduğunu kanıtladı. Elektrik 17. yüzyıla kadar bir merak olarak kalmıştır. Ardından William Gilbert adında bir İngiliz bilim insanı, mıknatıs taşını kehribarla sürterek oluşan statik elektrikle ilgili elektrik ve manyetizma hakkında araştırmalar yaptı ve bilime Latince bir kelime kazandırdı: *electricus*. Electricus küçük objelerin sürtündükten sonra birbirini çekme özelliği anlamına geliyordu. Bu kelime İngilizcede *electric* ve *electricity* kelimelerini doğurdu ve Thomas Browne'nin 1646'da basılmış olan *[[Pseudodoxia Epidemica]]* adlı kitabında ilk kez yazıya geçmiş oldular.
18. yüzyılın ilk araştırmacıları, elektriksel kuvvetin yerçekim kuvveti olayında olduğu gibi(ters kare yasası) uzaklıkla azaldığını saptamışlardır. 
Elektrikle yüklenmiş olan küreler üzerinde yapılan deneylere dayanarak, İngiliz bilim insanı Joseph Priestley ise elektriksel kuvvetin ters kare yasasına uyduğunu ileri süren ilk kişiydi. Fakat bu konunun detaylarına inemedi.

1769'da İskoç fizikçi John Robison, yüklü iki cismin birbirini itmesi olayının aynı işaretli yüklerle olduğunu deneylerinde gözlemlediğini duyurdu.
1770'lerin başında İngiliz bilim insanı Henry Cavendish, yüklü iki cismin arasındaki kuvvetin bağlı olduğu yük ve uzaklık olgusunu keşfetmişti fakat bu keşfi hiçbir yazılı kaynakta yer almamıştı.
Sonunda 1785'te Fransız fizikçi Charles-Augustin de Coulomb, elektrik ve manyetizma hakkında yazdığı ilk üç raporunda bu yasanın kendi yasası olduğunu belirtti. Yayınlanan bu raporlar elektromanyetizmanın temeli sayılmıştır. Charles-Augustin de Coulomb yüklü cisim arasında itme ya da çekmeyi saptamak için burulma terazisini kullanmıştır. Daha sonra noktasal iki yükün arasındaki elektriksel kuvvetin yükle doğru, uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu saptamıştır.

## Yasa
Coulomb yasası der ki:
:*İki noktasal yükün arasındaki elektrostatik kuvvet yüklerin skaler çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır .* 
:*Bu iki cismin yüklerinin işaretleri eğer aynı ise(pozitif-pozitif gibi) birbirlerini iterler, eğer farklıysa birbirlerini çekerler .*

Coulomb yasası aynı zamanda basit bir matematik eşitliği gösterir. 
:|\mathbf F|=k_e. \mathbf F_1 kuvvetini bularak, q_2 tarafından uygulanan q_1 üzerindeki kuvveti bulmuş oluruz. Eğer \mathbf r_{12} kullanılmış olsa, o zaman da q_2 üzerindeki kuvvet bulunmuş olunurdu. Bu kural Newton'un üçüncü yasası için de kullanılmaktadır: \mathbf F_2=-\mathbf F_1.
### Birimler
Elektromanyetik teori açıklanırken genellikle Uluslararası Birimler Sistemi kullanılır. Kuvvet Newton (birim) ile ölçülür, yük coulomb ile ve uzaklık metre birimiyle ölçülür. Coulomb sabiti k_e = 1 / (4\pi\varepsilon_0\varepsilon) ile gösterilir. \varepsilon_0 yalıtkanlık sabitidir ve birimi C2 m−2 N−1. Ve \varepsilon bağıl yalıtkanlık sabitidir. 
Elektrik alanın birimi ise birim metredeki voltdur. 
### Elektrik alanı

Elektrik alanı bir vektör alanıdır. Coulomb kuvveti, uzaydaki her test yükü ile bağdaştırılır. Daha basitçe, elektrik alanı basit bir noktasal yük kaynağı üretilir. Coulomb kuvvetinin büyüklüğü ve yönü \boldsymbol{F}, q_t test yükü üzerindeki, \boldsymbol{E} elektrik alanına bağlı olarak, \boldsymbol{F} = q_t \boldsymbol{E} eşitliği ile bulunur. Elektrik alanı çizgileri düz çizgilerdir ve pozitif yüklü cisimde, cismin merkezinden dışarı doğru iken, negatif yüklü cisimde çizgiler dışarıdan cismin merkezine doğrudur. 
Elektrik alanı \boldsymbol{E} Coulomb yasasından türetilir. Boşlukta bir test yükü ve noktasal yük kaynağı seçildiğinde, oluşan elektrik alanı noktasal yük kaynağı tarafından oluşur ve formülize edilmiş şekli ise:
:|\boldsymbol{E}|={1\over4\pi\varepsilon_0}{|q|\over r^2}.

### Coulomb sabiti
Coulomb sabiti Coulomb yasasında bir orantı faktörü olarak yer almaktadır ayrıca elektrikle ilgili birçok formülde yer almaktadır. k_e ile gösterilir. Aynı zamanda elektrik kuvveti sabiti ya da elektrostatik sabiti diye de anılmaktadır. Coulomb sabitinin tam değeri:
:\begin{align}
k_e &= \frac{1}{4\pi\varepsilon_0}=\frac{c_0^2\mu_0}{4\pi}=c_0^2\times 10^{-7}\ \mathrm{H\cdot m}^{-1}\\
 &= 8.987\,551\,787\,368\,176\,4\times 10^9\ \mathrm{N\cdot m^2\cdot C}^{-2}
\end{align}
### Yasanın geçerli olması için koşullar
Coulomb yasasının geçerli olabilmesi için iki koşul gerekmektedir.
#Yükler, noktasal yük olmalıdır.
#Yükler birbirlerine göre hareketsiz olmak zorundadır.

## Skaler formu
Skaler formu demek, kuvvetin sadece büyüklüğünü bulmaya yöneliktir yani yönü hesaba katılmamaktadır. Sadece büyüklüğü ve işaretiyle ilgilenildiğinde \boldsymbol{F} kuvvetinin q_1 ve q_2 üzerindeki anlık etkisi:
|\boldsymbol{F}|=k_e ve \varepsilon_0 elektrik sabiti.
Coulomb yasasının vektör formu, birim vektörün yönü ile yasanın basitçe skaler tanımı \boldsymbol{\hat{r}_{21}}, q_2 den q_1 e paralel çizgidir. Eğer iki yük değeri aynı işaret ise, yük çarpımları pozitif olacaktır ve q_1 üzerindeki kuvvetin yönü \boldsymbol{\hat{r}_{21}} şeklinde olacaktır. Yükler birbirlerini itecektir. Eğer yükler zıt işaretlelerse q_1q_2 skaler çarpımı negatif olur ve
q_1 üzerindeki kuvvetin yönü -\boldsymbol{\hat{r}_{21}} şeklinde olur. Yükler birbirini çekecektir. Newton'un üçüncü yasasına göre, elektrostatik kuvvet \boldsymbol{F_2}, q_2 den oluşmaktadır. \boldsymbol{F_2}=-\boldsymbol{F_1} şeklinde gösterilmektedir.
### Ayrık yükler sistemi
Üst üste gelim ilkesi(örtüşüm ilkesi) Coulomb yasasın içerdiği yük sayısını istenilen sayıda olmasına izin vermektedir. Yüklü cisimler nedeniyle oluşan herhangi bir yük üzerindeki kuvvet, basitçe diğer yükler üzerine etki eden kuvvetlerin vektörel toplamı ile bulunur. Bulunan kuvvet toplamı elektrik alanına paraleldir. Boşluktaki ayrık sistem N nedeniyle, \boldsymbol{r} pozisyonundaki q üzerindeki \boldsymbol{F} kuvveti:
:\boldsymbol{F(r)}={q\over4\pi\varepsilon_0}\sum_{i=1}^Nq_i{\boldsymbol{r-r_i}\over|\boldsymbol{r-r_i}|^3}={q\over4\pi\varepsilon_0}\sum_{i=1}^Nq_i{\boldsymbol{\widehat{R_i}}\over|\boldsymbol{R_i}|^2},
i'ninci yükün sırasıyla q_i ve \boldsymbol{r_i} büyüklük ve pozisyonudur. \boldsymbol{\widehat{R_i}} birim vektör ve yönü ise; \boldsymbol{R}_{i} = \boldsymbol{r} - \boldsymbol{r}_i(yönü ise q_i den q a doğrudur).

### Sürekli yük dağılımı
Bu konuda doğrusal üst üste gelim ilkesi kullanılır. Sürekli yük dağılımında, integral kullanılır. Çünkü sonsuz küçük sayıdaki parça noktasal yük dq gibi davranır ve sonsuz sayıdaki noktasal yükün kuvveti de integral yoluyla bulunur. Bu yük dağılımı doğrusal, alansal ya da hacimseldir. Doğrusal yük dağılımında (telin içindeki yük için ideal yaklaşımdır) \lambda(\boldsymbol{r'}) bize \boldsymbol{r'} konumunda, dl' uzunluğunun sonsuz küçük parçasında, birim uzunluktaki yük miktarını verir.
:dq = \lambda(\boldsymbol{r'})dl'.
Alansal yük dağılımında (paralel kondansatörler için ideal yaklaşımdır), \sigma(\boldsymbol{r'}) bize \boldsymbol{r'} pozisyonunda, dA' sonsuz küçük alan içinde, birim alandaki yük miktarını verir.
:dq = \sigma(\boldsymbol{r'})\,dA'.
Hacimsel yük dağılımında (mesela hacimsel bir metal kütlede), \rho(\boldsymbol{r'}) bize \boldsymbol{r'} konumunda, dV' sonsuz küçük hacimde, birim hacimdeki yük miktarını verir.
:dq = \rho(\boldsymbol{r'})\,dV'.
Boşlukta \boldsymbol{r} konumundaki küçük test yükü olan q' yük dağılımdaki integral ile bulunur.
:\boldsymbol{F} = {q'\over 4\pi\varepsilon_0}\int dq {\boldsymbol{r} - \boldsymbol{r'} \over |\boldsymbol{r} - \boldsymbol{r'}|^3}.
## Coulomb yasasını doğrulamaya yönelik basit deney

Coulomb yasasını basit bir deneyle doğrulamak mümkündür. İki küçük küre düşünelim. Kütlesi m olsun, yükleri ise aynı işaretli ve q olsun. l uzunluğunda ve kütlesi ihmal edilen iki halattan sarkıtılmış olsunlar. Her bir küre üzerine etki eden kuvvet üç tanedir bunlar: Ağırlık m g, halat gerilimi T ve elektrik kuvvvettir  \boldsymbol{F}.
Denge konumundan:

Ve

Eşitlik (), eşitlik ()'ye  bölündüğünde:

L_1 \,\! küreler arasındaki uzaklık, F_1 \,\! kürelerin birbirine yaptığı itme kuvveti

Yani:

Eğer yüklerden birisinin yükünü boşaltırsak ve yüklü olan diğer cisimle birbirine değdirirsek q / 2 her birinin kazanacağı yük olacaktır. Denklik durumuna göre, L_2 olacaktır ve aralarında itme kuvveti ise:
{4 \pi \epsilon_0 L_2^2}=mg. \tan \theta_2

Eşitlik (), eşitlik ()'e bölündüğünde:

Uygulamada, açıların ölçülmesi zordur. Eğer halatları boyları yeteri kadar uzun olursa, açı aşağıdaki yaklaşımlardaki sonuç gibi küçük olacaktır:
{l}=\frac{L}{2l}\Longrightarrow\frac{ \tan \theta_1}{ \tan \theta_2}\approx \frac{\frac{L_1}{2l}}{\frac{L_2}{2l}}
|}}

Eşitlik ()  kullanılarak daha basit bir sonuç elde edilecektir:
{\frac{L_2}{2l}}\approx 4 {\left ( \frac {L_2}{L_1} \right ) }^2 \Longrightarrow \,\! \frac{L_1}{L_2}\approx 4 {\left ( \frac {L_2}{L_1} \right ) }^2\Longrightarrow \frac{L_1}{L_2}\approx\sqrt[3]{4} \,\!
|}}

## Sonsuz küçük sürattaki yayılmanın geçici delili
2012'nin sonunda, INFN'nin deneycileri, elektron demeti ile algıçlar arasındaki kuvvetin yayılmasında gecikme olmadığını gösterdi. Deney sonucun doğruluğunun kanıtlanması halen beklenmesine rağmen, Aberasyon Coulomb yasasında geçerli olmadığını gösterdi.
## Elektrostatik yaklaşım
Coulomb yasasının geçerli olma koşulları, yüklerin hareketsiz kalması ve çok yavaş hareket etmeleridir. Bu koşullar elektrostatik yaklaşım olarak bilinir. Hareket yer aldığı zaman, iki yükün oluşturduğu kuvveti manyetik alan değiştirir. 
### Atomik kuvvet
Coulomb yasası, atomun çekirdeğindeki pozitif yük ile elektronlardaki negatif yük arasındaki kuvveti de tanımlamaktadır. Bu yasa genel olarak, molekülleri oluşturan atomlar arasındaki kuvvet, sıvı ile katı formundaki maddeleri oluşturan atomlar ve moleküller arasındaki kuvveti açıklar. İyonlar arasındaki uzaklık arttıkça, çekim enerjisi sıfıra yaklaşır. Farklı işaretli yüklerin büyüklükleri arttıkça enerji artar.

## Ayrıca bakınız
* Biot–Savart yasası
* Görüntü yük metodu
* Elektromanyetik kuvvet
* Newton'un evrensel kütleçekim yasası
## Kaynakça

## Ek kaynaklar
*
*
*  
* 
* 

## Dış bağlantılar
* ''Coulomb's Law'' on Project PHYSNET
* Electricity and the Atom-a chapter from an online textbook
* A maze game for teaching Coulomb's Law -a game created by the Molecular Workbench software
* Electric Charges, Polarization, Electric Force, Coulomb's Law Walter Lewin, *8.02 Electricity and Magnetism, Spring 2002: Lecture 1* (video). MIT OpenCourseWare. License: Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike.