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Coulomb-Gesetz
Lernziele
Sie kennen die Grössen, die die Kraft zwischen geladenen Punktkörpern beeinflusst, und wenden das Coulomb-Gesetz korrekt an
Vermutung
Die Kraft zwischen Punktladungen (Coulomb-Kraft FC) wird vermutlich ähnlich wie bei der Gravitationskraft zwischen zwei Himmelskörpern vom Abstand abhängen. Und tatsächlich findet man die gleiche Abhängigkeit: Die Coulomb-Kraft zwischen zwei Ladungen ist umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Punktladungen zum Quadrat. Auch spielt die Ladung der einzelnen Körper eine Rolle. Je grösser sie ist, desto grösser ist die Coulomb-Kraft.
Das Coulomb-Gesetz
Mathematisch lässt sich die Kraft zwischen den Ladungen wie folgt berechnen:
Q1,2 bezeichnen die einzelnen Ladungen in Coulomb
r ist der Abstand zwischen den Punktladungen in m
ε0 ist die sogenannte elektrische Feldkonstante (8.85·10-12 C·V-1·m-1)
Die Kraft zwischen Punktladungen ist gewaltig gross, viel grösser als die Kraft zwischen Massen. Nur ist es schwierig, einen winzig kleinen Körper mit einer Ladung von 1 C aufzuladen.
Frage
Wie gross wäre die Kraft zwischen zwei Punktladungen, die 1 m voneinander entfernt sind und je eine Ladung von +1 C aufweisen? Rechnen Sie nach!
Antwort
9·109 N
Diese Kraft entspricht der Gewichtskraft eines Granitwürfels von ca. 70 m Kantenlänge!
Wichtig: Kräfte zwischen 2 Ladungen sind entgegengesetzt gleich gross, da das Wechselwirkungsprinzip gilt. Das gilt insbesondere auch dann, wenn der eine Körper eine viel kleinere Ladung hat als der andere Körper!
Auftrag
Lösen Sie auf Donnerstag, 30. April 12.00 Uhr, die Aufgaben 13 und 14 aus dem Physikaufgabenbuch. Geben Sie sie in Teams ab.
Hinweise:
Bei Aufgabe 13 müssen Sie einen Situations- und einen Additionsplan zeichnen. Sie finden darin ähnliche Dreiecke, die für die Lösung nützlich sind.
Bei Aufgabe 14 frischen Sie Ihr Wissen zur Kreisbewegung auf.