Lei de Coulomb

Artigos sobre
Eletromagnetismo
Electricidade Magnetismo História [en] Livros didáticos [en]
Eletrostática Carga elétrica Lei de Coulomb Condutor Densidade de carga Permissividade Momento do dipolo elétrico Campo elétrico Potencial elétrico Fluxo elétrico / energia potencial Descarga electrostática Lei de Gauss Indução Isolante Densidade de polarização Eletricidade estática Efeito triboelétrico
Magnetostática Lei de Ampère Lei de Biot – Savart Lei de Gauss para o magnetismo Campo magnético Fluxo magnético Momento do dipolo magnético Permeabilidade magnética Potencial escalar magnético Magnetização [en] Força magnetomotriz Vetor potencial magnético Regra da mão direita [en]
Eletrodinâmica Lei da força de Lorentz Indução eletromagnética Lei de Faraday Lei de Lenz Corrente de deslocamento Equações de Maxwell Campo eletromagnético Pulso eletromagnético Radiação eletromagnética Tensor de Maxwell Vetor de Poynting Potentiais de Liénard – Wiechert Equações de Jefimenko Corrente de Foucault Equações de London [en] Descrições matemáticas do campo eletromagnético [en]
Circuito elétrico Corrente alternada Capacitância Corrente contínua Corrente elétrica Eletrólise Densidade de corrente elétrica Lei de Joule Força eletromotriz Impedância Indutância Lei de Ohm Circuito paralelo Resistência [en] Cavidades ressonantes [en] Circuito em série Tensão elétrica Guias de onda
Formulação covariante [en] Tensor eletromagnético (Tensor de tensão–energia) Quadricorrente Quadripotencial eletromagnético
Cientistas Ampère Biot Coulomb Davy Einstein Faraday Fizeau Gauss Heaviside Henry Hertz Hopkinson Jefimenko [en] Joule Lenz Liénard Lorentz Maxwell Neumann Ørsted Ohm Poynting Ritchie [en] Savart Singer [en] Steinmetz Tesla Thomson Volta Weber Wiechert Poisson

A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.

Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q₁ e q₂) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.

Diagrama que descreve o mecanismo básico da lei de Coulomb. As cargas iguais se repelem e as cargas opostas se atraem

Após detalhadas medidas, utilizando uma balança de torção, Coulomb concluiu que esta força é completamente descrita pela seguinte equação:

${\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}}$,

em que:
${\vec {F}}$ é a força, em Newtons (N);
$\varepsilon _{0}\approx 8.854\times 10^{-12}$ C² N⁻¹ m⁻² (ou F m⁻¹) é a constante elétrica,
r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e
q₁ e q₂, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
${\hat {r}}$ é o versor que indica a direção em que aponta a força eléctrica.

Por vezes substitui-se o fator $1/(4\pi \varepsilon _{0})$ por
k, a constante de Coulomb, com k ${\textstyle \approx 8.98\times 10^{9}}$ N·m²/C².

Assim, a força elétrica, fica expressa na forma:

${\vec {F}}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}}$,

A notação anterior é uma notação vectorial compacta, onde não é especificado qualquer sistema de coordenadas.

Se a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb toma a forma:

${\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}}{(x^{2}+y^{2}+z^{2})^{3/2}}}(x{\hat {\imath }}+y{\hat {\jmath }}+z{\hat {k}})$,

Como a carga de um Coulomb (1 C) é muito grande, costuma-se usar submúltiplos dessa unidade. Assim, temos:

1 milicoulomb = $10^{-3}C$

1 microcoulomb = $10^{-6}C$

1 nanocoulomb = $10^{-9}C$

1 picocoulomb = $10^{-12}C$

História

Balança de Coulomb.

Charles-Augustin Coulomb anunciou a lei da interação eletrostática em 1785 como o resultado de várias medições realizadas graças à balança de Coulomb, criada para detectar forças de interação bem pequenas. Essa é uma balança de torção em que se mede o ângulo de torção que permite determinar a intensidade das forças repulsivas. Quando existem forças de atração, o estudo das oscilações permite determinar a intensidade das forças, pois a força de repulsão elétrica é igual à força mecânica de torção do fio vertical.

Uma carga elétrica é colocada na extremidade de uma haste horizontal fixa ao fio vertical, cujas características estão de torção são pré-determinadas. O princípio da medida consiste em compensar, graças ao par de fios torcidos verticais, a torção exercida pela outra carga elétrica adjacente à de carga fixa sobre a haste..

Ligações externas

• g«Lei de Coulomb-Exercicios Resolvidos»