Coulombs lag

Inom fysiken är Coulombs lag eller Coulombs inversa kvadratlag en experimentell naturlag som beskriver styrkan och riktningen för en kraft som verkar mellan två stationära elektriskt laddade partiklar.^[1] Lagen publicerades först 1785 av den franska fysikern Charles-Augustin de Coulomb och var avgörande för utvecklingen av den elektromagnetiska fältteorin, kanske till och med dess startpunkt, eftersom det nu var möjligt att diskutera mängden elektrisk laddning på ett meningsfullt sätt.^[2]

För beräkning av enbart kraftens storlek, kan den skalära formen

${\displaystyle F=k_{e}{\frac {\left|q_{1}q_{2}\right|}{r^{2}}}}$

användas där ${\textstyle q_{1}}$ och ${\textstyle q_{2}}$ är partiklarnas laddningar, ${\textstyle r}$ är avståndet mellan partiklarna och ${\textstyle k_{e}}$ är Coulombs konstant:

${\displaystyle k_{e}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}=8,987551787368\cdot 10^{9}\ \mathrm {N\,m^{2}\,C} ^{-2}}$

där ${\textstyle \epsilon _{0}}$ är den elektriska konstanten. Vektorformen av Coulombs lag är

${\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\ {\frac {q_{1}q_{2}}{\left|\mathbf {r} \right|^{2}}}{\hat {\mathbf {r} }}=k_{e}\,{\frac {q_{1}q_{2}\mathbf {r} }{\left|\mathbf {r} \right|^{3}}}}$

där ${\textstyle \mathbf {r} }$ är en vektor som bestämmer laddningarnas positioner i förhållande till varandra och ${\textstyle {\hat {\mathbf {r} }}}$ är enhetsvektorn längs linjen mellan partikel 1 och partikel 2. De övriga storheterna är de som nämnts ovan.

I båda fallen är Coulombs lag korrekt endast om laddningarna ej rör sig i förhållande till varandra. Laddningar i relativ rörelse ger upphov till magnetiska fält som i sin tur utövar en kraft på laddningarna. Vid rörelse kommer de elektriska fälten att transformeras i enlighet med Albert Einsteins speciella relativitetsteori.