Apresentação da Lei de Coulomb
A lei de Coulomb, assim designada em homenagem ao seu autor, o engenheiro e físico francês Charles Coulomb, é uma lei da física que permite calcular a força electrostática entre duas cargas pontuais. Segundo esta lei, a força entre duas cargas pontuais tem a mesma direcção da linha que une as cargas, sendo repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal e atractiva na situação inversa. Quanto à grandeza da força, esta é directamente proporcional à grandeza das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
Esta lei, publicada pela primeira vez por Coulomb em 1783, foi essencial para os estudos subsequentes sobre a eletricidade.
Em termos matemáticos, a lei de Coulomb pode ser definida pela seguinte equação vectorial:
Em que:
- F12 é a força que a partícula 1 exerce sobre a partícula 2 medida em Newtons;
- e12 é um vector de módulo unitário no sentido do ponto 1 para o ponto 2;
- r12 é a distância entre o ponto 1 e o ponto 2;
- q1 e q2 representam os valores das duas cargas;
- ε0 é a constante elétrica de valor aproximado: ε0 = 8,854×10-12C2N-1m-2 (C=Coulomb, N=Newton, m=metro);
- k é uma constante determinada experimentalmente que é chamada constante de Coulomb cujo valor é: k = 8,99×109 N.m2.C-2
substituindo 1/4πε0 por k, ficará:
A fórmula vetorial acima, expressa de forma compacta, pode ser apresentada ainda com um sistema de coordenadas cartesianas (x,y,z). Assim, considerando a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb ficará:
