Formeln för Coulombs lag
Kraften mellan två laddningar är direkt proportionell mot produkten av laddningarna och omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet:
F = k · |q₁ · q₂| / r²
- F: kraft, i newton (N)
- k: 8.99 × 10⁹ N·m²/C²
- q₁, q₂: storleken på varje laddning, i coulomb (C)
- r: avståndet mellan laddningarna, i meter (m)
I formeln använder du storleken på varje laddning utan tecken. Tecknen visar riktningen: samma tecken betyder repulsion, och olika tecken betyder attraktion.
| Ändring | Kraft |
|---|---|
| Multiplicera en laddning med 2 | Multipliceras med 2 |
| Multiplicera båda laddningarna med 2 | Multipliceras med 4 |
| Multiplicera avståndet med 2 | Divideras med 4 |
| Multiplicera avståndet med 3 | Divideras med 9 |
Räkneexempel
q₁ = −4 µC, q₂ = +8 µC, avstånd 3 cm. Omvandla först enheterna: 1 µC = 10⁻⁶ C, 3 cm = 0.03 m.
F = 8.99 × 10⁹ × (4 × 10⁻⁶ × 8 × 10⁻⁶) / 0.03² = 319.6 N
Laddningarna har olika tecken, så de attraherar varandra. Simulatorn visar exakt det här värdet när den startar.
Varför är det viktigt i kemin?
En jonbindning är attraktionen mellan joner med motsatt laddning. Ju större jonladdningar och ju kortare avstånd, desto starkare attraktion. Jonerna Mg2+ och O2− har dubbel laddning, så MgO smälter vid 2852 °C. Jonerna Na+ och Cl− har enkel laddning, så NaCl smälter vid 801 °C.
Samma sak gäller i en atom: elektroner i det yttersta skalet är långt från kärnan, så de hålls svagt och lossnar lätt.
Prova Coulombs lag i appen Nalukh chem
Dra laddningarna längs linjen och se hur kraften ändras. Den här simulatorn ingår när du har full tillgång. Det är gratis att ladda ner, och 2 kapitel och 5 simulatorer är öppna utan registrering.
Hur använder du simulatorn?
- Dra laddningarna q₁ och q₂ med fingret längs linjen 0–10 cm för att ändra avståndet. Laddningarna kan inte komma närmare varandra än 0.8 cm.
- Med reglagen Laddning 1 och Laddning 2 ändrar du varje laddning från −10 till +10 µC i steg om 1 µC. En negativ laddning är blå, en positiv laddning är röd och en laddning på noll är grå. Ju större laddning, desto större kula.
- Läs av kraften i newton i texten högst upp.
- Titta på de orange pilarna. Om pilarna pekar mot varandra är kraften attraherande. Om de pekar utåt är kraften repellerande. Kraften på varje laddning är lika stor, så pilarna är lika långa.
Uppgifter att prova i simulatorn
- Dra q₁ från startläget till markeringen 1 cm. Avståndet blir 6 cm, alltså 2 gånger större. Kraften går från 319.6 N till ungefär 80 N, så den divideras med 4.
- Ställ in Laddning 1 på −8 µC. Kraften fördubblas till 639.3 N.
- Ställ in Laddning 1 på +4 µC. Kraften är lika stor, men pilarna pekar utåt.
- Ställ in Laddning 2 på 0. Kraften blir 0.00 N, och pilarna försvinner.
Vanliga misstag
- Att använda avståndet i centimeter. I formeln måste avståndet vara i meter.
- Att glömma att kvadrera avståndet. När avståndet multipliceras med 2 divideras kraften med 4, inte med 2.
