Hvis loven kun gælder for afgifter i hvile, hvordan kan den så gælde for et roterende elektron i brintatom beregner kraft?

Du har ret til at stille spørgsmålstegn ved anvendeligheden af ​​Coulombs lov i sin enkleste form, når du beskæftiger sig med et roterende elektron i et brintatom. Her er hvorfor:

Coulombs lov beskriver i sin mest basale form kraften mellem to stationære punktafgifter. Imidlertid er elektronet i et hydrogenatom * ikke * stationært. Det bevæger sig konstant i en kompleks bane omkring kernen.

Så hvorfor spiller Coulombs lov stadig en rolle?

* Elektronens bevægelse er kvantiseret: Elektroner i atomer findes i specifikke energiniveauer, og deres kredsløb er ikke klassiske, kontinuerlige stier. I stedet besætter de regioner i rummet kaldet Orbitals. Mens elektronet bevæger sig, er dens bevægelse kvantiseret, hvilket betyder, at det kun kan eksistere i visse diskrete energiniveauer.

* Elektromagnetisme er en mere komplet beskrivelse: Coulombs lov er en del af en bredere teori kaldet elektromagnetisme. Denne teori omfatter både elektriske og magnetiske kræfter, og den tegner sig for det faktum, at bevægelige ladninger skaber magnetiske felter.

* Magnetiske kræfter er afgørende: Den roterende elektron genererer på grund af dets bevægelse et magnetfelt. Dette magnetfelt interagerer med det elektriske felt i kernen, hvilket fører til en kraft, der holder elektronet bundet inden i atomet.

I det væsentlige, mens Coulombs lov alene er utilstrækkelig til fuldt ud at forklare opførslen af ​​elektronet i et brintatom, er de underliggende principper for elektromagnetisme, der inkluderer Coulombs lov, vigtige for at forstå de involverede kræfter.

Her er en forenklet måde at tænke over det på:

1. Coulombs lov forklarer tiltrækningen mellem den positivt ladede kerne og den negativt ladede elektron. Denne kraft prøver at trække elektronet mod kernen.

2. Elektronens bevægelse skaber et magnetfelt. Dette magnetfelt interagerer med det elektriske felt i kernen og genererer en kraft, der er imod det indre træk af Coulomb -kraft.

3. Samspillet mellem disse kræfter resulterer i en stabil bane for elektronet.

Vigtig note: Den faktiske dynamik af elektronet i et hydrogenatom er meget kompliceret og kræver kvantemekanik for en fuldstændig forståelse. Modellen ovenfor er en forenklet forklaring for at illustrere de involverede grundlæggende principper.