Az elektromosan töltött testek kölcsönhatására először Coulomb francia fizikus állapított meg mennyiségi összefüggést (1785).

Charles Augustin De Coulomb

 

2.1. Közelítsünk elektroszkóphoz megdörzsölt ebonitrúddal! Mit mondhatunk az elektroszkóp kitéréséről az alábbi két esetben?

- minél közelebb van a töltött rúd az elektroszkóphoz, annál . . . . . . . . .kitér, azaz a kölcsönhatás

annál . . . . . . . , így az erő is . . . . . . . .

- minél többször dörzsölöm meg az ebonit rudat, az elektroszkóp annál . . . . . . . kitér.

Összefoglalva tapasztalatainkat a töltésmennyiségével az erő nő, azaz köztük egyenes arányosság áll fenn, a távolság csökkenésével szintén nő az erő, azaz köztük fordított arányosság áll fenn. Mivel az elektromos erőt töltés fejti ki és csak töltéssel érzékelhető ezért mindkét töltés nagyságától függ. Pontos mérések szerint az alábbi matematikai formula adja meg a Coulomb törvényt:

ahol F = erő; r = távolság; Q = töltés; k = arányossági tényező értéke pedig:

A töltésmennyiség SI-mértékegysége coulomb. Jele: C. A Coulomb-törvény alapján az 1C pontszerű töltés a vele egyenlő nagyságú pontszerű töltésre 1m távolságból légüres térben 9x10⁹ N erőt fejt ki. Ekkora erőt kellene kifejtenünk, ha egy 9x10⁸ kg =9.000.000 q = 900.000 t tömegű terhet akarnánk megtartani. Mindenki számára egyértelmű, hogy 1C töltés rendkívül nagy töltésmennyiséget jelent. A testek dörzsölés útján történő elektromos feltöltődés során csak nC nagyságrendű töltésmennyiségre tehetnek szert. Az atomot felépítő elemi részecskék közül az elektron töltése 1,6x10^-19 C. Ez a természetben előforduló legkisebb töltés, bármely töltés ennek egész számú többszöröse. Ma már az is bizonyított, hogy az elektromos jelenségekért az elektronok felelősek, hiszen ezek képesek elmozdulni, az atomokat, molekulákat elhagyni.

2.2. Számítsd ki, hogy hány db elektronnak kell elhagyni egy adott anyagot, hogy 1 C legyen a töltése!

A különböző nagyságú, előjelű, elhelyezkedésű elektromos töltések eltérő elektromos mezőket hoznak létre maguk körül. Ez kísérletileg is jól megfigyelhető.

2.3. Tálkába töltsünk 1-2 mm vastagon étolajat, majd egyenletesen szórjunk bele búzadarát. Helyezzünk a tálkába különböző fémelektródákat, melyeket dörzselektromos géppel töltsünk fel! Rajzoljuk le a kialakult képet!

A kirajzolódó vonalakat az elektromos mező erővonalainak nevezzük, és segítségükkel jellemezzük a mezőt. Az erővonalak sűrűsége, megmutatja, hogy milyen erős a tér az adott pontban, valamint az adott pontba húzott érintő az egységnyi pozitív töltésre ható erő irányát is kijelöli. Az adott pontba helyezett egységnyi pozitív töltésre ható erőnek külön nevet is adtak, elektromos térerősségnek nevezik. Ennek jele: . Kiszámítása:

Coulomb-törvény, erővonal, elektromos térerősség