O que é a Lei de Coulomb?
A lei de Coulomb é usada na área da física para calcular a força elétrica agindo entre duas cargas em repouso.
A partir dessa lei é possível prever qual será a força eletrostática de atração ou repulsão existente entre duas partículas de acordo com sua carga elétrica e a distância entre elas.
A lei de Coulomb deve seu nome ao físico francês Charles-Augustin de Coulomb, que em 1875 a enunciou, e que constitui a base da eletrostática:
"A magnitude de cada uma das forças elétricas com as quais duas cargas pontuais interagem em repouso é diretamente proporcional ao produto da magnitude de ambas as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa e tem a direção da linha que as une eles. A força é de repulsão se as cargas forem do mesmo sinal, e de atração se forem de sinal oposto ”.
Esta lei é representada da seguinte forma:
- F = força elétrica de atração ou repulsão em Newtons (N). Cargas semelhantes se repelem e cargas opostas se atraem.
- k = é o Constante de Coulomb ou constante elétrica de proporcionalidade. A força varia de acordo com a permissividade elétrica (ε) do meio, seja água, ar, óleo, vácuo, entre outros.
- o que = valor das cargas elétricas medidas em Coulomb (C).
- r = distância que separa as cargas e que é medida em metros (m).
Deve-se notar que a permissividade elétrica do vácuo é constante e uma das mais utilizadas. É calculado da seguinte forma: ε 0 = 8,8541878176x10-12 C2 / (Nm2) É extremamente importante levar em consideração a permissividade do material.
O valor da constante de Coulomb no Sistema Internacional de medições é:
Esta lei só leva em consideração a interação entre duas cargas pontuais ao mesmo tempo e apenas determina a força que existe entre q1 e que2 sem considerar as cargas ao redor.
Coulomb foi capaz de determinar as propriedades da força eletrostática desenvolvendo uma balança de torção como instrumento de estudo, que consistia em uma barra pendurada em uma fibra com a capacidade de torcer e retornar à sua posição inicial.
Desta forma, Coulomb poderia medir a força exercida em um ponto da barra, colocando várias esferas carregadas em distâncias diferentes, a fim de medir a força de atração ou repelente conforme a barra girava.
Forca eletrostatica
A carga elétrica é uma propriedade da matéria e é a causa dos fenômenos associados à eletricidade.
A eletrostática é o ramo da física que estuda os efeitos que são gerados nos corpos de acordo com suas cargas elétricas em equilíbrio.
A força elétrica (F) é proporcional às cargas que se juntam e é inversamente proporcional à distância entre elas. Essa força atua entre as cargas radialmente, ou seja, uma linha entre as cargas, portanto, é um vetor radial entre as duas cargas.
Portanto, duas cargas de mesmo sinal geram uma força positiva, por exemplo: - ∙ - = + ou + ∙ + = +. Por outro lado, duas cargas com sinais opostos geram uma força negativa, por exemplo: - ∙ + = - ou + ∙ - = -.
No entanto, duas cargas com o mesmo sinal se repelem (+ + / - -), mas duas cargas com sinais diferentes se atraem (+ - / - +).
Exemplo: se você esfregar uma fita de Teflon com uma luva, a luva está carregada positivamente e a fita negativamente, então quando eles se aproximam eles se atraem. Agora, se esfregarmos um balão inflado com nosso cabelo, o balão ficará carregado de energia negativa e quando for aproximado da fita de teflon, ambos se repelem porque têm o mesmo tipo de carga.
Da mesma forma, esta força depende da carga elétrica e da distância entre elas, é um princípio fundamental da eletrostática, bem como uma lei aplicável às cargas em repouso em um referencial.
Vale ressaltar que para pequenas distâncias as forças das cargas elétricas aumentam, e para grandes distâncias as forças das cargas elétricas diminuem, ou seja, diminuem à medida que as cargas se afastam umas das outras.
Magnitude de força
A magnitude da força eletromagnética é aquela que afeta os corpos que contêm uma carga elétrica e que pode levar a uma transformação física ou química, uma vez que os corpos podem se atrair ou se repelir.
Portanto, a magnitude exercida sobre duas cargas elétricas é igual à constante do meio em que as cargas elétricas estão localizadas pelo quociente entre o produto de cada uma delas e a distância que as separa ao quadrado.
A magnitude da força eletrostática é proporcional ao produto da magnitude das cargas q1 Porque2. A força eletrostática a curta distância é muito poderosa.
Exemplos da Lei de Coulomb
Abaixo estão diferentes exemplos de exercícios onde a Lei de Coulomb deve ser aplicada.
Exemplo 1
Temos duas cargas elétricas, uma de + 3c e outra de -2c, separadas por uma distância de 3m. Para calcular a força que existe entre as duas cargas, é necessário multiplicar a constante K pelo produto de ambas as cargas. Como pode ser visto na imagem, uma força negativa foi obtida.
Exemplo ilustrado de como aplicar a lei de Coulomb:
Exemplo 2
Temos uma carga de 6 x 10-6C (q1) que está a 2 m de uma carga de -4 x 10-6C (q2) Então, qual é a magnitude da força entre essas duas cargas?
para. Os coeficientes são multiplicados: 9 x 6 x 4 = 216.
b. Os expoentes são adicionados algebricamente: -6 e -6 = -12. Agora -12 + 9 = -3.
Resposta: F = 54 x 10-3 N.
Exemplos de exercícios
1. Temos uma carga de 3 x 10-6C (q1) e outra carga de -8 x 10-6C (q2) a uma distância de 2 m. Qual é a magnitude da força atrativa que existe entre os dois?
Resposta: F = 54 X 10-3 N.
2. Determine a força que atua entre duas cargas elétricas 1 x 10-6C (q1) e outra carga de 2,5 x 10-6C (q2), que estão em repouso e no vácuo a uma distância de 5 cm (lembre-se de trazer os cm para m seguindo o Sistema Internacional de medidas).
Resposta: F = 9 N.
