Elektryczne bombki

Oddziaływanie bombek można opisać prawem Coulomba:

gdzie q₁ i q₂ oznaczają wartości ładunków, a r odległość między nimi, k = 1/4pe₀= 9·10⁹Nm²/C².

Co prawda, prawo Coulomba dotyczy ładunków punktowych, ale ładunek rozłożony na sferycznej powierzchni bombek można przybliżyć za pomocą ładunków punktowych, umieszczonych w środku bombek.

Obliczmy siłę z jaką oddziaływują bombki. ładunek zgromadzony na powierzchni bombek można obliczyć z ich pojemności elektrycznej. Pojemność elektryczna kuli wyraża się wzorem C=R/k, gdzie R jest promieniem kuli. Znaczenie "pojemności" jest następujące: pojemność przewodnika wynosi 1 farad (F), jeżli ładunek elektryczny 1 C zgromadzony na nim wytwarza potencjał 1V.

Zapalacz dostarcza napięcia rzędu 10 kV, ale pojemność bombek jest bardzo mała (dla bombek o średnicy 4 cm wynosi około 0,4·10^-11 F). W efekcie ładunek na każdej z bombek jest mały (4·10^-8C). Siła, z jaką przyciągają się bombki odległe o 5 cm jest również bardzo mała (5,7 mN), podczas gdy wychylenie o 1,5^o od pionu (tj. o 0,5 cm bombki zawieszonej na 20 cm drucie) bombki o masie 5 g wymaga siły 1,2 do kwadratu ich "zbliżenia" (F_C ~ 1/r²) podczas gdy siła przeciwdziałająca, wynikająca z odchylenia mN. Dlatego, dla zaobserwowania zderzenia, bombki muszą być naprawdę blisko siebie.

Podłączając trzecią bombkę do jednego z biegunów obserwujemy jak dwie bombki tego samego znaku odpychają się (bombkę znaku przeciwnego należy umieścić dalej, aby siła przyciągania była mała; obecność bombki przeciwnego znaku jest niezbędna dla wypływu ładunku z zapalacza).