På #600-# talet f.Kr. observerade grekerna att bärnsten som gneds kunde dra till sig lätta föremål. Efterhand upptäckte man flera ämnen med samma egenskap. Den förste vi känner till som studerade fenomenet systematiskt var den engelske fysikern William Gilbert #(1544-1603). # Han kallade den gåtfulla attraktionen för elektrisk kraft, efter det grekiska ordet elektron som betyder bärnsten.

#9.1# Bärnsten är från början flytande kåda från träd som växte för mer än #20 # miljoner år sedan.

Numera förklarar vi elektriska fenomen med begreppet elektrisk laddning. Fransmannen Charles Dufay #(1698-1739) v# ar den förste som visade att det finns två slags laddningar men det var amerikanen Benjamin Franklin #(1706-1790) # som införde begreppen positiv och negativ laddning. Det skulle dock dröja ända till #1900-# talet innan man visste att elektronen har negativ laddning och att protonen har positiv laddning.

Vi vet inte vad elektrisk laddning egentligen är, men vi kan beskriva några av dess egenskaper. Du kan själv visa detta genom att gnida en glasstav med silke eller en plaststav med ylle och genomföra försöket i figur #9.2. # Om du låter glasstaven beröra en flädermärgskula som hänger i en silkestråd så kommer den att få samma typ av laddning som staven och stötas bort från den. Om du nu för en laddad plaststav mot den av glasstaven laddade flädermärgskulan, kommer flädermärgskulan att dras till staven.

#9.2# Två föremål som båda är positivt laddade stöter bort varandra. Om föremålen har olika laddning attraherar de varandra.

Har du tänkt på att du själv mer eller mindre frivilligt har gjort sådana här försök. Under vissa omständigheter kan man ju själv bli laddad! Du kanske till och med har märkt att du själv lättare blir uppladdad av ledstänger eller heltäckningsmattor på vintern när inomhusluften är torr.

Nu kan man ju undra vad som sker när vi gnider föremål så de blir elektriskt laddade. För att kunna svara på detta måste vi se på atomernas uppbyggnad. All materia är uppbyggd av atomer. I atomerna finns det lika många elektroner utanför kärnan som protoner inne i kärnan. Detta betyder att en atom är elektriskt neutral. Men atomer kan släppa ifrån sig eller ta till sig elektroner, till exempel då man gnider ett föremål. Atomer som släpper ifrån sig elektroner får ett överskott av positiv laddning och atomer som tar till sig elektroner får ett överskott av negativ laddning.

Elektrisk laddning är en grundläggande egenskap hos materien. Precis som energi kan laddning varken skapas eller försvinna. När föremål gnids mot varandra skapar vi inga nya laddningar utan en del av elektronerna vandrar över från en del av atomerna i det ena föremålet till en del av atomerna i det andra föremålet.

Elektrisk laddning har fått symbolen Q. Enheten för laddning är coulomb, C.

Runt #1910 # lyckades amerikanen Robert Millikan att mäta elektronladdningen. Den är

# e = 1,60 \cdot 10^{-19} # C, laddningen är negativ.

Laddningen hos en proton är lika stor men positiv.

Laddningen # e k# allar vi den elektriska elementarladdningen. I avsnitt #9.3 # får du en närmare beskrivning av hur Millikan gick tillväga när han bestämde laddningens storlek.

Den franske fysikern Charles Coulomb #(1736-1806) v# ar en av de första som lyckades mäta krafterna mellan elektriska laddningar. Den lag som han upptäckte, kallar vi därför Coulombs lag. Coulomb använde Newtons gravitationslag som förebild. Han tänkte sig att de elektriska krafterna mellan två laddningar verkar på liknande sätt som gravitationskrafterna mellan två massor:

Krafterna verkar längs den räta linjen mellan föremålen. Se figur #9.3.#

Det betyder att två laddningar på vardera #1 # C på avståndet #1 # m i vakuum påverkar varandra med elektriska krafter på #8,99 \cdot 10^{9} # N. Att #1 # C är en ganska stor laddning förstår man om man tänker på att den här kraften är så stor att den kan lyfta en fullastad supertanker. Ändå motsvarar laddningen bara en elektron från varje atom i något milli­gram materia.

#9.3# Eftersom kraften är proportionell mot produkten av laddningarna blir kraften lika stor på båda laddningarna även om laddningarna inte är lika stora. Kraftriktningen avgörs av laddningarnas tecken. Kraftens storlek beror på avstandet r och laddningarnas storlek.

Coulombs lag har samma matematiska form som Newtons gravitationslag. Men det finns en viktig skillnad: Medan gravitationskrafterna mellan två massor alltid är attraherande (massorna dras till varandra), kan de elektriska krafterna vara attraherande eller repellerande (massorna stöter bort varandra).