Probeer eens een ballon in te wrijven met verschillende dierlijke vachten, zoals een wollen trui of zelfs je eigen huid. U zult waarschijnlijk merken dat de ballon anders zal gaan reageren op de voorwerpen die hem omringen. Als enkele kleine stukjes papier op een tafel werden gelegd en de ballon werd dichterbij gebracht en boven de stukjes papier gehouden, dan zou de aanwezigheid van de opgeladen ballon genoeg aantrekkingskracht kunnen uitoefenen om de stukjes papier van de tafel te doen opstijgen. De invloed die in zo’n geval wordt waargenomen is de elektrische kracht.

De elektrische kracht en de derde wet van Newton

(Image Credit: Flickr)

De elektrische kracht die wordt uitgeoefend tussen twee tegengesteld geladen deeltjes of gelijksoortig geladen deeltjes is een kracht op dezelfde manier als zwaartekracht, wrijving, spanning en luchtweerstand krachten zijn. Omdat het een kracht is, moet zij bepaalde principes en wetten volgen. Een van de wetten die de elektrische kracht volgt, is de Newtoniaanse wet van actie en reactie. Volgens de derde wet van Newton is een kracht eenvoudigweg een wederzijdse wisselwerking tussen twee voorwerpen die resulteert in een gelijke en tegengestelde duw of trekkracht op de respectieve voorwerpen.

Nu, met behulp van de derde bewegingswet van Newton, kunnen we de beweging van beide voorwerpen beschrijven. Voorwerp A duwt naar rechts op voorwerp B. Voorwerp B duwt naar links op voorwerp A. Deze twee duwende krachten zijn even groot en worden uitgeoefend in tegengestelde richtingen van elkaar. Elk voorwerp oefent zijn druk uit op het andere. De duw op voorwerp B (door voorwerp A) is weg gericht van voorwerp A, en de duw op voorwerp A (door voorwerp B) is weg gericht van voorwerp B. Vanwege de aard van de onderlinge wisselwerking wordt gezegd dat de kracht afstotend is.

Nu passen we hetzelfde actie-reactie principe toe op twee tegengesteld geladen voorwerpen-voorwerp C (positief) en voorwerp D (negatief). Voorwerp C trekt naar links aan voorwerp D, en voorwerp D trekt naar rechts aan voorwerp C. Opnieuw trekt elk voorwerp aan het andere. Net als eerder hebben deze twee krachten gelijke grootten en worden ze uitgeoefend in tegengestelde richtingen van elkaar. In dit geval echter is de richting van de kracht op voorwerp D in de richting van voorwerp C, en de richting van de kracht op voorwerp C in de richting van voorwerp D. Omdat beide voorwerpen naar elkaar toe bewegen, is er duidelijk sprake van een wederzijdse wisselwerking, en wordt de kracht omschreven als aantrekkend.

De wisselwerking tussen geladen deeltjes en neutrale voorwerpen

(Photo Credit : Adrignola/Wikimedia Commons)

De wisselwerking tussen twee gelijk geladen voorwerpen is afstotend. De wisselwerking tussen twee tegengesteld geladen voorwerpen is aantrekkelijk. Maar welk type wisselwerking wordt waargenomen tussen een geladen voorwerp en een neutraal voorwerp? Het antwoord kan eigenlijk heel verrassend zijn. Om het even welk geladen voorwerp dat of positief of negatief wordt geladen zal een aantrekkelijke interactie met een neutraal voorwerp hebben. Positief geladen voorwerpen en neutrale voorwerpen trekken elkaar aan, en negatief geladen voorwerpen en neutrale voorwerpen trekken elkaar aan.

Dit derde interactievoorbeeld tussen geladen en neutrale voorwerpen wordt vaak op een eenvoudige manier gedemonstreerd. Bijvoorbeeld, als een geladen ballon boven neutrale beetjes van document wordt gehouden, de kracht van aantrekkelijkheid voor de document beetjes sterk genoeg zal zijn om de benedenwaartse kracht van ernst te overweldigen en de beetjes van document van de lijst op te heffen. Als een geladen plastic buis boven sommige stukjes papier wordt gehouden, zal de buis een aantrekkelijke invloed op het papier uitoefenen om het van de lijst op te tillen. Tot verbijstering van velen, kan een geladen rubberballon tegen een houten kabinet met genoeg kracht worden aangetrokken dat het eigenlijk aan het kabinet plakt! Elk geladen voorwerp – plastic, rubber, of aluminium – zal een aantrekkingskracht uitoefenen op een neutraal voorwerp. Ook, als resultaat van Newton’s wet van actie-reactie, zal een neutraal voorwerp ook een geladen voorwerp aantrekken.