Γιατί τα ηλεκτρόνια προσελκύονται από πρωτόνια;

Η ηλεκτροστατική δύναμη μεταξύ των αντίθετων φορτίων προσελκύει αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια σε θετικά φορτισμένα πρωτόνια. Αυτή η δύναμη δίνεται από τον νόμο του Coulomb, ο οποίος δηλώνει ότι η δύναμη μεταξύ των δύο σημείων είναι άμεσα ανάλογη προς το προϊόν των χρεώσεων και αντιστρόφως ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ τους.

$$ f =k \ frac {| q_1 || q_2 |} {r^2} $$

Όπου το F είναι η ηλεκτροστατική δύναμη, το k είναι η ηλεκτροστατική σταθερά, Q_1 και Q_2 είναι τα μεγέθη των φορτίων και η R είναι η απόσταση μεταξύ των φορτίων.

Στην περίπτωση ενός ηλεκτρονίου και ενός πρωτονίου, Q_1 =-1,6 × 10^-19 C (το φορτίο ενός ηλεκτρονίου) και Q_2 =1,6 × 10^-19 C (το φορτίο ενός πρωτονίου). Η απόσταση μεταξύ τους είναι συνήθως της τάξης των 1 × 10^-10 m (ακτίνα Bohr). Συνδέοντας αυτές τις τιμές στο νόμο του Coulomb, παίρνουμε:

$ $ F =(9 × 10^9 \ frac {n m^2} {c^2}) \ frac {(-1,6 × 10^{_ 19} c)

Αυτό το αρνητικό σημάδι υποδεικνύει ότι η δύναμη είναι ελκυστική. Το μέγεθος αυτής της δύναμης είναι πολύ μικρό, αλλά αρκεί να κρατάτε το ηλεκτρόνιο σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου.