Charles-Augustin de Coulomb

Porträt von Charles-Augustin de Coulomb.

Charles-Augustin de Coulomb (14. Juni 1736 – 23. August 1806), ein französischer Ingenieur und Physiker, entdeckte die Beziehung zwischen der Kraft, die zwischen zwei elektrisch geladenen Körpern besteht, und der Entfernung, die sie trennt, bekannt als Coulomb-Gesetz. Er studierte auch Reibungskräfte und verwendete eine fortgeschrittene mathematische Technik namens Variationsrechnung, um die Kräfte auf Materialien zu analysieren, die im Bauwesen verwendet werden.

Coulombs Torsionsbalance.

Biografie

Coulomb wurde in Angoulême, Frankreich, geboren. Er war der Sohn von Henry Coulomb und Catherine Bajet, deren Familien beide in den höheren Schichten der französischen Gesellschaft lagen.

Frühes Leben

Noch in jungen Jahren zog Coulombs Familie nach Paris, wo er am College Mazarin Unterricht in Kunst und Wissenschaft erhielt. Coulomb und sein Vater zogen nach Montpellier, nachdem sein Vater einen finanziellen Rückschlag erlitten hatte. Während dieser Zeit legte Coulomb einige seiner ersten Arbeiten der Society of Sciences in dieser Stadt vor. Er kehrte zum Nachhilfeunterricht nach Paris zurück und bestand 1760 die Prüfungen, die für seinen Eintritt in die Ecole du Genie in der Stadt Mezieres erforderlich waren.

Beruflicher Werdegang und frühe Forschung

Nach seinem Abschluss 1761 übernahm er die Position eines Leutnants in der französischen Armee als Militäringenieur. Sein erstes großes Projekt war die Stärkung der Befestigungsanlagen auf der Insel Martinique in Französisch-Westindien. Seine Gesundheit erlitt während der drei Jahre, die er bei dieser Aufgabe verbrachte, Rückschläge, die ihn für den Rest seines Lebens betreffen würden.

In einer Arbeit von 1773 wandte Coulomb seine mathematischen Fähigkeiten auf eine Reihe von Konstruktionsproblemen unter Verwendung der Variationsrechnung an. Einige der Techniken, über die er schrieb, einschließlich einer Gleitkeiltheorie der Bodenmechanik, sind noch heute in Gebrauch. Fünf Jahre später legte er der Academie des Sciences eine Arbeit vor, in der er über seine Forschungen zum Magnetkompass mit einer Torsionswaage berichtete, einem Gerät, das die beim Verdrehen eines dünnen Fadens erzeugte Kraft zur Messung anderer Kräfte nutzt. Für diese Arbeit erhielt er 1777 den Grand Prix der Academie des Sciences.

Inverses Quadratgesetz für elektrisch geladene Körper

1779 begann Coulomb mit dem Bau einer Festung in Rochefort. Er fand aber auch Zeit, mit Mechanik zu experimentieren und schrieb “Die Theorie der einfachen Maschinen”, für die er den Grand Prix erhielt. Er wandte sich dann Forschungen über Elektrizität und Magnetismus zu und reichte ab 1785 durchschnittlich ein Papier pro Jahr über sieben Jahre ein. Es war während dieser Zeit, dass er zeigte, unter Verwendung seiner zuvor perfektionierten Tortion Balance, dass die elektrische Kraft zwischen geladenen Körpern variiert umgekehrt als das Quadrat der Entfernung zwischen ihnen, und ist proportional zu der Ladung von jedem, wobei eine Anziehungskraft für entgegengesetzte Ladungen, und eine abstoßende Kraft für Ladungen der gleichen Art. Er zeigte auch, dass Nichtleiter Elektrizität zu einem gewissen Grad passieren.

Von den frühen 1780er Jahren bis zum ersten Jahrzehnt der 1800er Jahre beschäftigte sich Coulomb weiterhin mit dem öffentlichen Leben, wie es die turbulente Politik dieser Zeit zuließ. Er berichtete 1784 über Kanal- und Hafenarbeiten in der Bretagne und wurde im selben Jahr mit dem Bau der Königsbrunnen beauftragt. Er spielte auch eine Rolle bei der Sicherstellung der Wasserversorgung von Paris. Mitten in der Französischen Revolution zog er sich aus dem Corps du Genie zurück und setzte seine Forschungen von einem Haus in Blois aus fort. 1790 wurde sein erster Sohn Louise Francoise LeProust Desormeaux geboren, die er 1802 nach der Geburt des zweiten Sohnes des Paares heiraten würde. Von dieser Zeit bis 1806 war er als Generalinspektor für öffentlichen Unterricht maßgeblich an der Gründung von Lyzeen im ganzen Land beteiligt. Coulomb, der in seinen späteren Jahren krank war, starb 1806.

Wissenschaftliche Leistungen

Coulomb zeichnet sich durch die Geschichte der Mechanik und der Elektrizität und des Magnetismus aus. In 1779, he published an important investigation of the laws of friction (Theorie der einfachen Maschinen, in Bezug auf die Reibung Ihrer Teile und die Festigkeit der Seile), which was followed 20 years later by a memoir on viscosity.

In 1784, his theoretische und experimentelle Forschung über die torsionskraft und Elastizität von Metallfäden (Geschichte der königlichen Akademie Der Wissenschaften, 229-269, 1784) appeared. This memoir contained a description of different forms of his torsion balance. Er benutzte das Instrument mit großem Erfolg für die experimentelle Untersuchung der Ladungsverteilung auf Oberflächen und der Gesetze der elektrischen und magnetischen Kraft.

1785 legte Coulomb seine drei Berichte über Elektrizität und Magnetismus vor:

– Premier Mémoire sur l’Electricité et le Magnetisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 569-577, 1785. In dieser Veröffentlichung beschreibt Coulomb “Wie man eine elektrische Waage (Torsionswaage) aufbaut und verwendet, basierend auf der Eigenschaft der Metalldrähte, eine Reaktionstorsionskraft proportional zum Torsionswinkel zu haben.”Coulomb also determined experimentally the law of the forces that “two electrified bodies of the same kind of electricity exert on each other.”

– Second Memoiren über Elektrizität und Magnetismus, Geschichte Der königlichen Akademie der Wissenschaften, 578-611, 1785. In this publication Coulomb carries out the “determination according to laws which both the Magnetic and the Electric fluids act, either by repulsion or by attraction.”

– Dritte Memoiren über Elektrizität und Magnetismus, Geschichte der königlichen Akademie Der Wissenschaften, 612-638, 1785. “Von der Elektrizitätsmenge, die ein isolierter Körper in einem bestimmten Zeitraum verliert , entweder durch Kontakt mit weniger feuchter Luft oder in den mehr oder weniger idioelektrischen Trägern.”

Coulomb erklärte die Gesetze der Anziehung und Abstoßung zwischen elektrischen Ladungen und magnetischen Polen, obwohl er keine Beziehung zwischen den beiden Phänomenen fand. Er dachte, dass die Anziehung und Abstoßung auf verschiedene Arten von Flüssigkeiten zurückzuführen waren.

Die SI-Einheit der Ladung, das Coulombsche Gesetz und das Coulombsche Gesetz sind nach ihm benannt.

Coulombsches Gesetz

Mit einer Torsionswaage konnte Coulomb die elektrostatische Kraft zwischen zwei elektrisch geladenen Objekten kleiner Abmessungen messen. Seine Beobachtungen führten ihn zu einer mathematischen Beziehung, die Coulomb-Gesetz genannt wurde. Dieses Gesetz kann wie folgt angegeben werden: Die Größe der elektrostatischen Kraft zwischen zwei Punktladungen ist direkt proportional zu den Größen jeder Ladung und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen den Ladungen. Die Formel zum Coulombschen Gesetz hat die gleiche Form wie das Newtonsche Gravitationsgesetz: Die elektrische Kraft eines Körpers, die auf den zweiten Körper ausgeübt wird, ist gleich der Kraft, die der zweite Körper auf den ersten ausübt. Um die Größe der Kraft zu berechnen, kann es am einfachsten sein, die vereinfachte, skalare Version des Gesetzes zu betrachten:

F = k C / q 1 | / q 2 / r 2 {\displaystyle F=k_{C}{\frac {|q_{1}|/q_{2}/}{r^{2}}}}

wo:

F {\displaystyle F\ }ist die Größe der ausgeübten Kraft, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }ist die Ladung auf einem Körper, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }ist die Ladung auf dem anderen Körper, r {\displaystyle r\ }ist der Abstand zwischen ihnen, k C = 1 4 π ϵ 0 ≈ {\displaystyle k_{C}={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}\pi }8.988×109 N m2 C-2 (auch m F-1) ist die elektrostatische Konstante oder Coulomb-Kraftkonstante, und ϵ 0 ≈ {\displaystyle \epsilon _{0}\approx }8.854×10-12 C2 N-1 m-2 (auch F m-1) ist die Permittivität des freien Raumes, auch elektrische Konstante genannt, eine wichtige physikalische Konstante.

In cgs-Einheiten ist die Einheitsladung, esu of charge oder statcoulomb, so definiert, dass diese Coulomb-Kraftkonstante 1 ist.

Die Kraft F {\displaystyle F} wirkt auf die Verbindungslinie der beiden geladenen Objekte. Geladene Objekte gleicher Polarität stoßen sich entlang dieser Linie ab und geladene Objekte entgegengesetzter Polarität ziehen sich entlang dieser Linie an.

Siehe auch

• Elektrizität
• Schwerkraft

• Abbott, David (Hrsg.). 1984. Das biographische Wörterbuch der Wissenschaftler. New York: Peter Bedrick. ISBN 0195210832.
• Asimow, Isaak. 1982. Asimovs biographische Enzyklopädie der Wissenschaft und Technologie. 2. Aufl. New York: Doubleday. ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. World Book’s Biographical Encyclopedia of Scientists. 8. Aufl. Chicago: Weltbuch. ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Wörterbuch der wissenschaftlichen Biographie. New York: Scribner. ISBN 0684101211.

Dieser Artikel enthält Text aus der Encyclopædia Britannica Eleventh Edition, einer Veröffentlichung, die jetzt gemeinfrei ist.

Alle Links abgerufen am 1. Februar 2017.

• John J. O’Connor und Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb im MacTutor-Archiv