Elektrodynamikvorlesung von Prof. Dr. E. Schöll, PhD
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Der Artikel Coulomb- Wechselwirkung basiert auf der Vorlesungsmitschrift von Franz- Josef Schmitt des 1.Kapitels (Abschnitt 1) der Elektrodynamikvorlesung von Prof. Dr. E. Schöll, PhD.
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Experimentelle Grundtatsachen
- Materie trägt als skalare Eigenschaften Masse und elektrische Ladung
Masse:
- Gravitations- Wechselwirkung (Newton: 1643 - 1727)
Kraft auf Masse
- bei
,
ausgeübt von Masse
- bei
Wegen:
wird dem Phänomen Rechnung getragen, dass Gravitation stets anziehend wirkt.
Festlegung von
durch Wahl einer willkürlichen Einheit kg für Masse:
schwere Masse = träge Masse:
Coulomb- Wechselwirkung (C. Coulomb 1736-1806)
Kraft auf Ladung
- bei ,
ausgeübt von Masse
- bei
→ Abstoßung
→ Anziehung
Festlegung von k durch Wahl einer willkürlichen Einheit Coulomb [C] für die elektrische Ladung:
Einheit des elektrischen Stromes: 1 Ampere
Bemerkungen
- je nach Wahl von k ergeben sich verschiedene Einheitssysteme (Maßsysteme):
- SI
System International d´ Unites , seit 1.1.1978 verbindlich
m, kg, s, A → MKSA
K
mol
cd (Candela) → Lichtstärke
historisch bedingte Schreibweise:
mit der absoluten dielektrischen Konstanten
- Gauß: k=1 (Miller) CGS- System
Elektrostatische Ladungseinheit:
- Ladungen e1 = e2 = 1 ESE im Abstand r = 1 cm üben die Kraft
- aufeinander aus
- Sehr zweckmäßig bei mikroskopischen Rechnungen, da Coulombgesetz einfacher
- unzweckmäßig in der phänomenologischen Elektrodynamik, da Ladungseinheit
Gute Umrechungstabellen: Vergl. Jackson
Weitere Bemerkungen
- Das Coulombgesetz gilt bis zu Abständen
Bei kleineren Abständen sind quantenelektrodynamische Korrekturen nötig
- Die gesamte Ladung eines abgeschlossenen Systems ist konstant. Aber: Paarerzeugung von positiver und negativer Ladung und lokale Ladungstrennung ist möglich.
- Ladung tritt quantisiert auf:
Elementarladung:
Schwere Elementarteilchen (Hadronen)sind aus Quarks mit Ladungen
- oder
zusammengesetzt, aber Quarks wurden bisher nicht als freie Teilchen beobachtet
- Die Ausdehnung der geladenen Elementarteilchen ist
- . Also erfolgt die makroskopische Beschreibung mit dem Punktladungsmodell.