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Coulombkraft

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Einführung

Reibst du einen Luftballon an deinen Haaren, dann stellen sich eine Haare auf. Du kannst den Luftballon dann auch an Wände heften, ohne dass du eine Schraube oder Kleber benötigst. Das klingt alles nach Magie, beruht aber auf einer der physikalischen Grundkräfte, der elektrischen Kraft oder Coulombkraft.

Das Coulombsche Gesetz

Gleichnamige elektrische Ladungen stoßen sich ab, unterschiedlich namige ziehen sich an. Die Stärke der wirkenden Kraft wird durch das Coulobmsche Gesetz beschrieben. Es lautet:
$F=k\cdot \dfrac{q_1\cdot q_2}{r^2}$
$F=k\cdot \dfrac{q_1\cdot q_2}{r^2}$
Dabei sind $q_1$ und $q_2$ die Ladungen, die sich anziehen bzw. abstoßen. $r$ ist der Abstand zwischen den Ladungen. $k$ ist eine Konstante. Man kann sie auch genauer beschreiben. Sie ist $k=\frac{1}{4\pi\epsilon_0}$, wobei $\epsilon_0$ die elektrische Feldkonstante ist.
Die Kraft nimmt quadratisch mit dem Abstand der Ladungen ab.

Beispiel

Abb. 1: Beispiel der Coulombkraft
Abb. 1: Beispiel der Coulombkraft
Das Beispiel des Luftballon zeigt dir, wie die Coulombkraft wirkt.
Deine Haare sind zunächst elektrisch neutral. Das heißt, es sind gleich viele positive wie negative elektrische Ladungen auf deinen Haaren. Durch Reiben des Luftballons werden Elektronen, also negative Ladungen, von deinen Haaren gelöst und sammeln sich auf dem Luftballon. Deine Haare sind jetzt positiv, der Luftaballon negativ geladen.
Die positiven Ladungen in deinen Haaren stoßen sich ab. Sie können deine Haare allerdings nicht verlassen, deshalb stehen deine Haare ab, damit sie einen möglichst großen Abstand haben.
Hältst du den negativ geladenen Luftballon an die Wand, so werden die negativen Ladungen in der Wand abgestoßen. Die positiven Ladungen ziehen den Luftballon an und halten ihn an der Wand, ohne dass er herunterfällt.
Bildnachweise [nach oben]
[1]
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