Prova att gnugga en ballong med en mängd olika djurpälsar, till exempel en ylletröja eller till och med din egen hud. Du kommer troligen att märka att ballongen börjar reagera annorlunda med de föremål som omger den. Om några små pappersbitar placeras på ett bord och ballongen förs närmare och hålls ovanför pappersbitarna, kan närvaron av den laddade ballongen skapa tillräcklig attraktion för att pappersbitarna ska lyfta från bordet. Den påverkan som observeras i ett sådant fall är elektrisk kraft.

Den elektriska kraften och Newtons tredje lag

(Bildkredit: Flickr)

Dessa elektriska krafter som utövas mellan två motsatt laddade partiklar eller likadant laddade partiklar är en kraft på samma sätt som gravitation, friktion, spänning och luftmotstånd är krafter. Eftersom det är en kraft måste den följa vissa principer och lagar. En av de lagar som den elektriska kraften följer är Newtons lag om verkan och reaktion. Enligt Newtons tredje lag är en kraft helt enkelt en ömsesidig interaktion mellan två objekt som resulterar i en lika stor och motsatt knuff eller dragning på respektive objekt.

Nu kan vi med hjälp av Newtons tredje rörelselag beskriva de båda objektens rörelse. Föremål A utövar ett tryck åt höger på föremål B. Föremål B utövar ett tryck åt vänster på föremål A. Dessa två tryckkrafter är lika stora och utövas i motsatta riktningar av varandra. Varje objekt trycker på det andra objektet. Skjutningen på objekt B (av objekt A) är riktad bort från objekt A, och skjutningen på objekt A (av objekt B) är riktad bort från objekt B. På grund av den ömsesidiga växelverkans karaktär sägs kraften vara avstötande.

Nu ska vi tillämpa samma handling-reaktionsprincip på två motsatt laddade objekt – objekt C (positivt) och objekt D (negativt). Objekt C utövar en dragning åt vänster på objekt D, och objekt D utövar en dragning åt höger på objekt C. Återigen, varje objekt gör sin dragning av det andra. Precis som tidigare har dessa två krafter samma storlek och utövas i motsatt riktning. I det här fallet är dock riktningen av kraften på objekt D mot objekt C och riktningen av kraften på objekt C mot objekt D. Eftersom båda objekten rör sig mot varandra är en ömsesidig växelverkan tydlig, och kraften beskrivs som attraktiv.

Växelverkan mellan laddade partiklar och neutrala objekt

(Foto: Adrignola/Wikimedia Commons)

Växelverkan mellan två likadant laddade objekt är repulsiv. Växelverkan mellan två motsatt laddade föremål är attraktiv. Vilken typ av växelverkan observeras dock mellan ett laddat objekt och ett neutralt objekt? Svaret kan faktiskt vara ganska överraskande. Alla laddade objekt som antingen är positivt eller negativt laddade kommer att ha en attraktiv växelverkan med ett neutralt objekt. Positivt laddade objekt och neutrala objekt attraherar varandra, och negativt laddade objekt och neutrala objekt attraherar varandra.

Detta tredje exempel på interaktion mellan laddade och neutrala objekt demonstreras ofta på ett enkelt sätt. Om till exempel en laddad ballong hålls ovanför neutrala pappersbitar kommer attraktionskraften för pappersbitarna att vara tillräckligt stark för att överväldiga den nedåtgående gravitationskraften och lyfta pappersbitarna från bordet. Om ett laddat plaströr hålls ovanför några pappersbitar kommer röret att utöva en dragningskraft på pappret så att det lyfter det från bordet. Till mångas förvåning kan en laddad gummiballong dras till ett träskåp med sådan kraft att den faktiskt fastnar i skåpet! Alla laddade föremål – plast, gummi eller aluminium – kommer att utöva en dragningskraft på ett neutralt föremål. Som ett resultat av Newtons lag om verkan-reaktion kommer också ett neutralt föremål att dra till sig ett laddat föremål.