Električno polje, električna sila (Coulombov zakon)

Električno silo med naelektrenima telesoma je prvi sistematično izmeril Charles Augustine de Coulomb. Shema njegove meritve je prikazana na sliki 11.7. Prva kroglica z nabojem e1 je pritrjena na izolatorju, druga z nabojem e2 pa na koncu vodoravne prečke, ki visi na tenki nitki. električna sila med naelektrenima kroglicama zasuka vodoravno prečko, kar izmerimo s pomočjo zrcala na nitki. Na zrcalce pada svetlobni žarek; odbiti žarek označi na prosojnem zaslonu zasuk nitke. ki je merilo za velikost merjene električne sile. Coulomb je spreminjal naboja e1 in e2 obeh kroglic ter razdaljo r med njima in vsakič izmeril ustrezno električno silo. Ugotovil je tole: če se prvi naboj zmanjša na polovico, se pri enakih pogojih tudi sila zmanjša na polovico. Enako se zgodi, če se drugi naboj zmanjša za polovico. Če pa se oba naboja zmanjšata za polovico, se sila zmanjša 4 - krat.

Torej je električna sila odvisna od produkta obeh nabojev (e1e2). S skrbnimi meritvami je tudi ugotovil, da je električna sila pri danih nabojih obratno sorazmerna s kvadratom njune oddaljenosti. Te ugotovitve so zajete v znanem Coulombovem zakonu: Električna sila med naelektrenima kroglicama je premo sorazmerna s produktom nabojev obeh kroglic in obratno sorazmerna s kvadratom oddaljenosti njunih središč:

Električna sila ima smer veznice med središčema naelektrenih teles; deluje hkrati na obe telesi (slika 11.8). S kakršno silo prvo telo odbija ali privlačuje drugo telo, s tolikšno silo tudi drugo telo deluje na prvega. 

Merska enota naboja 1 C (coulomb, izg. kulon) je definirana s pomočjo enote električnega toka - ampera: 1 C = 1As. Po Coulombovem zakonu pa z merjenjem električne sile ugotovimo, da je 1 C naboj, ki odbija enak naboj z oddaljenosti 1 m s silo 9,0 * 10^9 N. To je zelo velik naboj, zato večinoma uporabljamo manjši enoti mC ter μC. Z drgnjenjem se telesa naelektrijo z naboji od nekaj nC do 1μC.  Z izbiro merske enote naboja je določena tudi sorazmernostna konstanta v enačbi Coulombovega  zakona. Dobimo:

To konstanto običajno napišemo v obliki:

pri čemer se nova konstanta "epsilon nič" imenuje influenčna konstanta. Velja:

S pomočjo nove konstante dobi enačba Coulombovega zakona obliko:

Recimo. da na izbrani naboj e deluje več drugih nabojev. S kolikšno rezultanto F delujejo na izbrani naboj e vsi drugi naboji? Najprej določimo velikost in smer posameznih sil F1, F2, F3.... s katerimi posamezni naboji e1, e2, e3, delujejo na izbrani naboje, uporabljajoč Coulombov zakon. Nato te sile vektorsko seštejemo v rezultanto: F= F1+F2+F3+...

 Dva rešena primera:

 Naloge z rešitvami: