Das physikalische Coulomb-Gesetz beschreibt die Wechselwirkung zweier geladener Teilchen. Es besagt, dass die Kraft zwischen den Teilchen von der Größe der einzelnen Ladungen und dem Quadrat des Abstands zwischen ihnen abhängt. Es gibt zwei Formen des Gesetzes, die als Skalar- und Vektorform bekannt sind, je nachdem, ob nur der Betrag der Kraft oder sowohl der Betrag als auch die Richtung der Kraft erforderlich sind.
Das Coulombsche Gesetz ist eine der bekanntesten Gleichungen der Elektrostatik, die untersucht, wie elektrisch geladene Teilchen miteinander wechselwirken. Es wurde ursprünglich 1783 von Charles Augustin de Coulomb, einem französischen Wissenschaftler, entdeckt. Ohne diese Entdeckung wäre das wissenschaftliche Verständnis von elektrischen und magnetischen Feldern viel schwieriger gewesen.
Die Grundform des Coulombschen Gesetzes besagt in Worten, dass die Kraft zwischen zwei elektrisch geladenen Teilchen proportional zur Multiplikation der beiden Ladungen geteilt durch das Quadrat des Abstands ist. Das heißt, Teilchen mit größerer Ladung üben eine größere Kraft aufeinander aus als solche mit schwächerer Ladung. Es ist wichtig zu beachten, dass zum Ermitteln des Absolutwerts der Kraft zwischen den Partikeln eine Konstante namens „Coulomb-Konstante“ erforderlich ist.
Im Coulombschen Gesetz ist die Kraft umgekehrt proportional zum Quadrat der Distanz und nicht nur zur Distanz selbst. Wenn eine Menge umgekehrt proportional zu einer anderen ist, bedeutet dies, dass die Größe der einen abnimmt, wenn die andere zunimmt. Das heißt, wenn sich der Abstand zwischen zwei Teilchen verdoppelt, ist die Kraft zwischen ihnen viermal kleiner als nur zweimal. Der Grund dafür ist, dass sich das elektrische Feld eines Teilchens kugelförmig ausbreitet, was bedeutet, dass die Kraft umso stärker verdünnt wird, je weiter vom Teilchen entfernt.
Ein weiterer wichtiger Faktor, der beim Coulomb-Gesetz berücksichtigt werden muss, ist, dass es, wenn es in seiner Vektorform verwendet wird, was bedeutet, dass sowohl die Größe der Kraft als auch die Richtung enthalten sind, sowohl mit positiven als auch negativen Partikeln verwendet werden kann. Das Ergebnis ist, dass sich zwei Ladungen des gleichen Typs gegenseitig abstoßen, während sich die des entgegengesetzten Typs anziehen. Physiker verwenden bei Berechnungen normalerweise die Vektorform des Coulomb-Gesetzes, da sie mehr Informationen über die Kraft auf jedes Teilchen liefert.
Ein nützlicher Aspekt des Coulombschen Gesetzes ist, dass es leicht auf mehr als zwei Teilchen angewendet werden kann. Dies ist als Superpositionsgesetz bekannt, das besagt, dass die Gesamtkraft auf ein Teilchen die Summe der einzelnen Kräfte ist. Um Kräfte auf diese Weise hinzuzufügen, benötigt man die Vektorform des Coulombschen Gesetzes.