9
1.2 Elektrische kracht Ladingen oefenen op elkaar een kracht uit. Dat leidt tot volgende onderzoeksvraag: AG SVRA OEK Z R DE ON
Het was de Franse geleerde Charles Augustin Coulomb (1736-1806) die de elektrische kracht onderzocht. Daarom wordt die kracht de coulombkracht genoemd. →
→
Een lading Q1 oefent op een lading Q2 een kracht F12 uit. De lading Q2 oefent op Q1 een kracht F21 uit. Die krachten grijpen aan op de ladingen. De werklijn van die krachten is de rechte door Q1 en Q2. De krachten wijzen naar elkaar toe als de ladingen elkaar aantrekken en van elkaar weg als ze el→ → kaar afstoten. De krachten F12 en F21 zijn even groot.
Q1 Q1 Q1
+ + + →
– – –
→ → → → F21 F21→ F12 F12 F21 F12
Charles Augustin Coulomb
Q1 Q1 Q1
Q2 Q2 Q2
+ + +
→ → →21 F21 F F21
Q1 Q1 Q1
– – –
→ → → F F21 F21 21
Voor puntladingen, dat zijn ladingen die oneindig klein zijn, is r de afstand tussen die ‘punten’. Voor bv. twee geladen ballonnen is het moeilijker te zeggen wat r is. Daarom werken we met puntladingen.
Q2 Q2 Q2
+ + + →
→ F12 F12
→ F12
Q2 Q2 Q2
– – – →
→ F12 F12
→ F12
Coulomb onderzocht de grootte F van de kracht die ladingen Q1 en Q2 op een afstand r op elkaar uitoefenen en vond: F ~ |Q1| F ~ |Q2| F ~ 1/r 2 Daaruit volgt dat F~
cte · |Q1| · |Q2| |Q1| · |Q2| en dus F = r2 r2
Deze constante is afhankelijk van de stof die zich tussen de ladingen bevindt. Men stelt ze voor door k.
☞
WET
Ladingen oefenen op elkaar de elektrische kracht of coulombkracht uit. Gelijksoortige ladingen stoten elkaar af. Ongelijksoortige ladingen trekken elkaar aan. Voor twee puntladingen Q1 en Q2 op een afstand r van elkaar is de grootte van de kracht:
F=
k · |Q1| · |Q2| r2
Voor vacuüm of lucht is k = 8,99 · 109 N · m2/C2 Dat is de wet van Coulomb.
E LE K TR IC ITE IT
Van welke factoren hangt de kracht af die een lading op een andere lading uitoefent? Hoe kun je dat wiskundig weergeven?