A lei de Coulomb é uma lei que define a força exercida por um campo elétrico em uma carga elétrica. Esta é a força que atua entre objetos eletricamente carregados e é operacionalmente definida pelo valor da interação entre duas cargas elétricas de ponto estacionário no vácuo.
A lei de Coulomb afirma: "A força elétrica de atração ou repulsão entre duas cargas é inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa."
Essa força é chamada de força de Coulomb e foi descrita pela Física, a força de Coulomb, descrita por Charles-Augustin de Coulomb.
Charles-Augustin de Coulomb inventou o equilíbrio de torção para medir a atração magnética e elétrica. Este instrumento é capaz de medir o torque resultante da aplicação de uma ou mais forças em seus braços.
Fórmula da lei de Coulomb
A força de Coulomb pode ser calculada usando a seguinte equação:
Onde:
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F é a força de Coulomb expressa em Newtons (N).
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q 1 é a primeira carga pontual expressa em coulombs (C).
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q 2 é a segunda carga pontual (C).
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r é a distância entre duas cargas pontuais expressas em metros (m).
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k C é uma constante eletrostática cujo valor é de aproximadamente 8,988 × 10 9 N · m 2 · C -2
Todas as variáveis descritas nesta definição correspondem ao sistema internacional de unidades.
Se o sinal da força for positivo, significa que a força é repulsiva. Se, ao contrário, for negativa, a força é atrativa.
A partir da fórmula podemos tirar várias conclusões de que a força é diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas q 1 e q 2
Exemplos da lei de Coulomb
A lei de Coulomb se aplica sempre que cargas elétricas e campos elétricos estiverem envolvidos. Alguns exemplos na vida cotidiana são:
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Um eletroímã: a força que um eletroímã gera quando uma corrente flui por ele.
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Motores elétricos: a força dos motores elétricos vem da interação de cargas elétricas.
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Átomos: os núcleos atômicos são constituídos por partículas positivas que exercem uma força repulsiva. As ligações nucleares têm que compensar essas forças.
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Balão carregado de eletricidade eletrostática: se esfregarmos um balão de ar com um suéter de lã, alguns elétrons do suéter vão para o balão. Se colocarmos o balão no telhado ele não cai, pois os elétrons em excesso (carregados negativamente) exercem uma força atrativa sobre os prótons (carregados positivamente) dos átomos no telhado.
Exercício sobre a aplicação da lei de Coulomb
Determine a força elétrica entre duas esferas carregadas de 1 μC cada, colocadas a uma distância de 1,0 cm.
Realizando o exercício
Cargas elétricas de dois pontos são colocadas a uma distância de 1 cm uma da outra.
Queremos determinar a força elétrica que se estabelece entre as duas cargas elétricas, sabendo que cada carga tem uma intensidade igual a 1 μC.
Aplicamos a lei de Coulomb diretamente:
No qual:
Q1 = Q2 = Q = 1 μC = 10 -6 C.
r = 1,0 cm = 10 -2 m
Ao substituir a fórmula, temos:
F = 8,988 · 10 9 · (10 -6 · 10 -6 ) / 10 -2 = 89,88 N
