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Der Begriff des elektrischen Feldes

Coulomb-Kraft und Ladungsdefinition

Durch Veränderung der Probeladung q bei festem Abstand stellt man fest, dass F q .

Durch Veränderung des Abstandes r bei fester Ladung ergibt die Messdatenauftragung der Kraft gegen den Abstand eine Hyperbel, die man als proportionale Beziehung zum Kehrwert des Abstandsquadrats identifizieren kann, also F 1 / r 2

Schließlich kann man auch die Ladung q des Probekörpers und dessen Abstand r von der Ladung Q konstant lassen und stattdessen die Ladung Q variieren. Man stellt fest, dass F Q gilt.

Es folgt also insgesamt:

F q Q r 2

Diese Proportionalität hat sich in zahlreichen Messungen bestätigt.

Als Proportionalitätsfaktor wurde im internationalen Einheitensystem (SI) 1 / ( 4 π ε 0 ) gewählt. Die Konstante ε 0 = 8,854187817 10 12 A s V-1 m-1 heißt Influenzkonstante.

Coulomb-Feld
Das radiale Feld einer Punktladung bzw. im Außenbereich einer homogen geladenen Kugel mit der Ladung Q wird auch als Coulomb-Feld bezeichnet. Der Betrag der Feldstärke im Abstand r vom Kugelmittelpunkt lautet:
E = 1 4 π ε 0 Q r 2
Die Richtung von E wird durch die Richtung des Abstandsvektors r gegeben.
Der Betrag der Kraft, die von diesem Feld auf einen Probekörper der Ladung q ausgeübt wird, lautet:
F = q E = 1 4 π ε 0 q Q r 2

Bisher haben wir die Ladungseinheit zwar benannt, aber nicht ihre Festlegung bzw. Messung beschrieben. Die Definition der Ladungseinheit kann nun über eine Messung der Coulomb-Kraft erfolgen.

Defintion der Ladungseinheit
F = 1 4 π ε 0 ( q r ) 2 9 10 9 N q = 4 π ε 0 F r 2
Erfahren zwei gleich geladene, punktförmige Teilchen, die in Abwesenheit weiterer Ladungen im Abstand von 1 m zueinander angeordnet sind, eine abstoßende Kraft F 9 10 9 N so beträgt deren Ladung 1 C .

Die gesetzliche Ladungsdefinition erfolgt etwas anders, nämlich über die gesetzliche Amperedefintion des Stromes. Daraus ergibt sich die Ladung zu:

Q = t0 t1 I d t
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