A Lei de Coulomb possibilita o cálculo da intensidade da força elétrica entre os corpos eletrizados. Foi determinada pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) a partir do experimento da balança de torção.
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Coulomb constatou que corpos tinham uma interação diretamente proporcional ao produto entre os valores das cargas de cada corpo e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separavam.
Interações entre cargas
Antes de mais nada, vamos considerar dois corpos eletrizados, Q1 e Q2, separados por uma certa distância r. Ainda mais, como esses corpos são menores que a distância que os separam, logo podemos definir os corpos como pontos e chamá-los de cargas elétricas puntiformes. Dessa forma, um corpo puntiforme eletrizado é uma carga elétrica armazenada em um determinado ponto material.
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Nesta situação, onde os corpos estão eletrizados, existe uma interação elétrica entre eles, conhecida como força elétrica. Assim, podemos ter as seguintes interações:
- Se Q1 e Q2 estiverem eletrizados com cargas de mesmo sinal (positivo ou negativo), então a interação entre eles será de repulsão, sendo a força elétrica positiva. Em suma, os corpos vão se afastar um do outro;
- Se forem eletrizados com cargas de sinais contrários, a força elétrica será de atração e seu valor negativo. Em síntese, os corpos vão se aproximar.
Carga elétrica e seus submúltiplos
A princípio, um corpo puntiforme eletrizado possui uma certa quantidade de carga. A unidade da carga elétrica é definida pela unidade Coulomb (C).
Na eletrostática, quando uma partícula está eletrizada com carga Q = 1C, dizemos que ela está com uma carga muito alta. Portanto, é comum trabalhar com cargas menores que 1C. Então, utilizamos os submúltiplos, que são:
- milicoulomb: 1 mC = 10-3C;
- microcoulomb: 1 µC = 10-6C;
- nanocoulomb: 1 nC = 10-9C
Fórmula da Lei de Coulomb
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Observando a fórmula da lei de Coulomb, encontramos os seguintes itens:
- F = força elétrica entre as cargas (em newton – N);
- K = constante eletrostática no vácuo (ko = 9 x 109 N.m2/C2);
- q1 = corpo elétrico 1 eletrizado (em Coulomb – C)
- q2 = corpo elétrico 2 eletrizado (em Coulomb – C)
- d = distância que separam esses corpos (em metros – m)
Portanto, quando dois corpos eletrizados estiverem perto, uma força elétrica de atração ou repulsão irá surgir entre eles. Isso se deve ao fato de que a força elétrica é uma força de campo, assim como a força gravitacional.
Resumo
Enfim, podemos ver um resumo da lei de Coulomb a partir do vídeo a seguir:
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Referências
As faces da Física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães
Física para o Ensino Médio: Eletricidade e Física Moderna – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke
Por Guilherme Santana da Silva
Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.
Santana, Guilherme. Lei de Coulomb. Todo Estudo. Disponível em: https://www.todoestudo.com.br/fisica/lei-de-coulomb. Acesso em: 18 de April de 2024.
1. [UNIFESP-SP]
Duas partículas de cargas elétricas Q1 = 4,0 × 10-16C e Q2 = 6,0 × 10-16C estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0.10-9m. Sendo k = 9,0.109 N.m2/C2, a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de:
a) 1,2.10-5N.
b) 1,8.10-4N.
c) 2,0.10-4N.
d) 2,4.10-4N.
e) 3,0.10-3N.
Sabemos que a lei de Coulomb é:
F = (k . Q1 . Q2)/d2
substituindo os respectivos valores de k, Q1, q e d na lei de Coulomb, temos
F = (9,0×109 . 4,0 × 10-16 . 6,0 × 10-16)/(3,0×10-9)2
No numerador vamos multiplicar 9 por 6 e no denominador multiplicamos 3 por 3. As potências de base 10 no numerador mantemos como está e no denominador repetimos a base e somamos os expoentes. Com isso, temos que
F = (3,0×109 . 4,0 × 10-16 . 2,0 × 10-16)/(10-18 )
Multiplicando agora 2, 3 e 4 no numerador entre eles, repetindo os expoentes de base 10 e mantendo a potência de base 10 no denominador, obtemos
F = (24×109× 10-16× 10-16)/(10-18 )
Repetindo agora as potências de base 10 no numerador e somando seus expoentes, obtemos
F = (24×10-23)/(10-18 )
“Passando” a potência de base 10 do denominador para o numerador com o expoente positivo e somando os expoentes, temos
F = 24×10-5
Andando uma casa com a vírgula para a esquerda, obtemos a resposta
F = 2,4×10-4 N
Resposta: d
2. [UF JUIZ DE FORA]
Duas esferas igualmente carregadas, no vácuo, repelem-se mutuamente quando separadas a uma certa distância. Triplicando a distância entre as esferas, a força de repulsão entre elas torna-se:
a) 3 vezes menor
b) 6 vezes menor
c) 9 vezes menor
d) 12 vezes menor
e) 9 vezes maior
Inicialmente, temos a seguinte força de atração entre as esferas
F = (k . Q1 . Q2)/d2
Quando triplicamos a distância entre elas, temos que d = 3d’, logo a nova força de atração será
F’ = (k . Q1 . Q2)/(3d’)2
F’ = (k . Q1 . Q2)/9d’2
Como F = (k . Q1 . Q2)/d2 então a nova força será
F’ = F/9
ou seja, será nove vezes menor.
Resposta: c