Forsøg at gnide en ballon med en række forskellige dyrepelse, f.eks. en uldsweater eller endda din egen hud. Du vil sandsynligvis bemærke, at ballonen vil begynde at reagere forskelligt med de genstande, der omgiver den. Hvis nogle små stykker papir blev lagt på et bord, og ballonen blev bragt tættere på og holdt over papirstykkerne, så vil tilstedeværelsen af den ladede ballon måske skabe tilstrækkelig tiltrækning til, at papirstykkerne løfter sig fra bordet. Den påvirkning, der iagttages i et sådant tilfælde, er elektrisk kraft.

Den elektriske kraft og Newtons tredje lov

(Image Credit: Flickr)

Disse elektriske kræfter, der udøves mellem to modsat ladede partikler eller tilsvarende ladede partikler, er en kraft på samme måde, som tyngdekraften, friktion, spænding og luftmodstand er kræfter. Da det er en kraft, skal den følge visse principper og love. En af de love, som den elektriske kraft følger, er den newtonske lov om virkning og reaktion. Ifølge Newtons tredje lov er en kraft simpelthen en gensidig vekselvirkning mellem to objekter, der resulterer i et lige stort og modsat skub eller træk på de respektive objekter.

Nu kan vi ved hjælp af Newtons tredje bevægelseslov beskrive bevægelsen af begge objekter. Objekt A udøver et skub mod højre på objekt B. Objekt B udøver et skub mod venstre på objekt A. Disse to skubkrafter har lige store størrelser og udøves i modsatrettede retninger af hinanden. Hver genstand udøver sit skub på den anden. Skubbet på objekt B (fra objekt A) er rettet væk fra objekt A, og skubbet på objekt A (fra objekt B) er rettet væk fra objekt B. På grund af arten af den gensidige vekselvirkning siges kraften at være frastødende.

Lad os nu anvende det samme aktions-reaktionsprincip på to modsat ladede objekter – objekt C (positivt) og objekt D (negativt). Objekt C udøver et træk mod venstre på objekt D, og objekt D udøver et træk mod højre på objekt C. Igen udøver hvert objekt sit træk på det andet. Ligesom før har disse to kræfter samme størrelse og udøves i modsatte retninger af hinanden. I dette tilfælde er retningen af kraften på objekt D imidlertid mod objekt C, og retningen af kraften på objekt C er mod objekt D. Da begge objekter bevæger sig mod hinanden, er der tydeligvis tale om en gensidig vekselvirkning, og kraften beskrives som tiltrækkende.

Vedvekslingen mellem ladede partikler og neutrale objekter

(Photo Credit : Adrignola/Wikimedia Commons)

Vedvekslingen mellem to ens ladede objekter er frastødende. Vekselvirkningen mellem to modsat ladede objekter er tiltrækkende. Men hvilken type vekselvirkning observeres der mellem et ladet objekt og et neutralt objekt? Svaret kan faktisk være ret overraskende. Ethvert ladet objekt, der enten er positivt eller negativt ladet, vil have en tiltrækkende vekselvirkning med et neutralt objekt. Positivt ladede objekter og neutrale objekter tiltrækker hinanden, og negativt ladede objekter og neutrale objekter tiltrækker hinanden.

Dette tredje eksempel på vekselvirkning mellem ladede og neutrale objekter demonstreres ofte på en simpel måde. Hvis man f.eks. holder en ladet ballon over neutrale papirstykker, vil tiltrækningskraften for papirstykkerne være stærk nok til at overvinde tyngdekraftens nedadgående kraft og løfte papirstykkerne fra bordet. Hvis et ladet plastikrør holdes over nogle papirstykker, vil røret udøve en tiltrækningskraft på papiret, så det løfter det af bordet. Til manges forbløffelse kan en ladet gummiballon tiltrækkes til et træskab med tilstrækkelig kraft til, at den faktisk klæber fast til skabet! Ethvert ladet objekt – plastik, gummi eller aluminium – vil udøve en tiltrækkende kraft på et neutralt objekt. Som følge af Newtons lov om aktion-reaktion vil et neutralt objekt også tiltrække et ladet objekt.