É a força de atração ou
repulsão, de natureza elétrica, que surge entre duas cargas puntiformes, isto
é, entre as cargas de dois corpos eletrizados que possuem dimensões
desprezíveis quando colocados na presença um do outro.
Cargas negativas se repelem
←О
- - О→
|
Cargas positivas se repelem
←О
+ + О→
|
Cargas de sinais contrários se
atraem
+ О→ ←О -
|
Força
de atração e repulsão atuando entre cargas elétricas
Lei
de Coulomb
Essa lei foi
estabelecida pelo físico francês Charles Augustin Coulomb, através de
experiências realizadas com a sua balança de torção. Tais experiências permitiram que Coulomb
verificasse experimentalmente que:
- "A intensidade da força elétrica de interação entre duas cargas é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa".
A equação matemática
que nos mostra tal lei e, por isso, nos permite realizar o cálculo da
intensidade da força elétrica entre dois corpos eletrizados é:
F = k . |q1| . |q2|
d² |
Onde:
- F
= Força eletrostática ou força elétrica.
- k
ou k0 = Constante eletrostática.
- q1
e q2 ou Q1 e Q2 = Cargas elétricas.
- d
= Distância.
As unidades de medidas, no SI, envolvidas no
cálculo da força elétrica estão representadas na tabela abaixo:
Cargas
Q1 e Q2
|
Distância
d
|
Força
F
|
Constante
eletrostática k
|
C
|
m
|
N
|
N.m²/C²
|
- Para
as cargas a unidade é o Coulomb (C).
- Para
a distância a unidade é o metro (m).
- Para
a força a unidade é o Newton (N).
- Para
a constante eletrostática a unidade é o Newton vezes metro ao quadrado por
Coulomb ao quadrado (N.m²/C²).
Temos ainda que
conhecer os submúltiplos do Coulomb, desta forma, será possível converter os
valores das cargas que estejam expressas nesses submúltiplos para o valor
correspondente em Coulomb.
Submúltiplos
|
Símbolo
|
Valor
|
milicoulomb
|
mC
|
10 -3 C
|
microcoulomb
|
µC
|
10 -6 C
|
nanocoulomb
|
nC
|
10 -9 C
|
picocoulomb
|
pC
|
10 -12 C
|
Já a constante
eletrostática varia de acordo com o meio, como pode ser observado na tabela
abaixo:
Material
|
Constante elétrica K (a 20ºC) em
N.m²/C²
|
Vácuo
|
Kvácuo = 9 . 109
|
Ar
|
Kvácuo / 1,0006 = 8,995 . 109
|
Borracha
|
Kvácuo /
3 = 3 . 109
|
Enxofre
|
Kvácuo / 4 = 2,25 . 109
|
Quartzo
|
Kvácuo / 5 = 1,8 . 109
|
Vidro
|
Kvácuo / 6 = 1,5 . 109
|
Mármore
|
Kvácuo / 8 = 1,125 . 109
|
Etanol
|
Kvácuo / 25 = 0,36 . 109
|
Metanol
|
Kvácuo / 34 = 0,265 . 109
|
Glicerina
|
Kvácuo / 50 = 0,18 . 109
|
Água
|
Kvácuo / 81 = 0,11 . 109
|
Fonte(s) : Física 2º Grau - Robortela, Avelino e
Edson - Editora Ática - Volume 7 (Eletrostática)
Exemplo
1:
Dois corpos puntiformes, eletrizados com cargas iguais, repelem-se com uma
força de intensidade F = 4 . 10-3 N, no vácuo, quando separados por
uma distância de 3 m. Qual é o módulo da quantidade de carga elétrica?
F = 4 . 10-3
N F = k . |q1| . |q2|
d²
d²
d = 3 m 4 .
10-3 = 9 . 109 |q1|.|q2| → 4 . 10-3 = 9
. 109 . q²
k = 9 . 109
N.m²/C² 3² 9
q1 = q2 = ? → 4 . 10-3
= 1. 109 . q² → 4 . 10-3 = q² → q = √4 . 10-12
1 . 109
→ q = 2 . 10-6 C ou q =
2 µC
Exemplo 2: Em um determinado meio, a constante eletrostática
vale k = 1,0 . 109 (S.I.). Qual distância de separação deve existir
entre duas cargas puntiformes de 2 µC cada, para que a interação entre elas
seja de 1,0 . 10-3 N?
F = k . |q1| . |q2|
d²
d²
k = 1,0 . 109
N.m²/C²
q1 = q2 = 2 µC =
2 . 10-6 C 1,0 . 10-3
= 1,0 . 109 . |2 . 10-6|.|2
. 10-6|
F = 1,0 . 10-3
N d²
d = ? →1,0 . 10-3
= 4,0 . 10-3 →
d² = 4,0 . 10-3
d² 1,0 . 10-3
→ d = √4,0 → d = 2 m
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