Coulombs lag beskriver kraften mellan två punktsavgifter. I ett vakuum ges kraften av:
`` `
F =k * q1 * q2 / r^2
`` `
där:
* f är den elektrostatiska kraften
* k är Coulombs konstant (cirka 8.98755 × 10^9 n⋅m^2/c^2)
* Q1 och Q2 är storleken på avgifterna
* r är avståndet mellan avgifterna
När ett medium (som luft, vatten eller ett dielektriskt material) finns mellan laddningarna, modifieras kraften mellan dem. Anledningen är att mediets beståndsdelar (atomer eller molekyler) kan polariseras av det elektriska fältet för laddningarna. Denna polarisering skapar ett motsatt elektriskt fält inom mediet, vilket effektivt minskar det elektriska nettoområdet som laddas av laddningarna.
Effekten av mediet fångas av en mängd som kallas permittiviteten (ε). Det är ett mått på hur lätt ett medium kan polariseras. Vakuumets permittivitet betecknas som ε₀ (cirka 8.854187817 ... × 10^-12 f/m).
Den modifierade Coulombs lag i ett medium är:
`` `
F =k * q1 * q2 / (ε * r^2)
`` `
Nyckelpunkter:
* Högre permittivitet betyder en svagare kraft: Kraften mellan avgifterna minskar när mediumens permittivitet ökar.
* dielektrisk konstant: Den relativa permittiviteten (ε_r) är förhållandet mellan mediumets permittivitet och vakuumets permittivitet (ε_r =ε / ε₀). Denna dimensionslösa mängd berättar hur mycket starkare eller svagare kraften jämförs med kraften i ett vakuum.
* Vanliga exempel:
* Luft har en relativ permittivitet på cirka 1.00059, vilket innebär att kraften är nästan densamma som i ett vakuum.
* Vatten har en relativ permittivitet på cirka 80, så kraften mellan laddningarna i vatten reduceras avsevärt.
Sammanfattningsvis påverkar närvaron av ett medium mellan laddningar kraften mellan dem genom att minska den. Denna effekt kvantifieras av mediets permittivitet, vilket återspeglar dess förmåga att polariseras.
