O que diz a Lei de Coulomb?

A chamada “Lei de Coulomb” ou “Lei do Inverso do Quadrado de Coulomb” diz respeito à equação formulada pelo engenheiro e físico francês Charles de Coulomb. Ao longo do desenvolvimento de seu trabalho, o físico elaborou novas teorias sobre a força estabelecida entre as cargas elétricas. 

Ele demonstrou que um corpo eletricamente carregado pode exercer força de atração ou repulsão em outro corpo mesmo à distância. Em 1785, Coulomb estabeleceu uma relação matemática tangível para explicar suas conclusões. Continue lendo para entender melhor.

Lei de Coulomb: o que diz?

Basicamente, a lei de Coulomb expressa a força da interação elétrica entre duas partículas carregadas eletricamente que estão imóveis. Através dessa lei é possível calcular a força elétrica de atração e de repulsão exercida entre os dois objetos parados e carregados. A natureza das cargas já nos permite compreender a natureza da força. Por sua vez, a lei de Coulomb nos possibilita calcular a intensidade.

De acordo com o físico, a magnitude da força eletrostática de atração ou repulsão entre dois corpos que estejam eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto da carga desses corpos carregados e ainda inversamente proporcional ao quadrado da distância existente entre os dois corpos carregados. 

Campo elétrico

Recebe o nome de campo elétrico o espaço em que a força é exercida. Conforme a convenção, o campo elétrico tende a se afastar da carga positiva e se mover em direção à carga negativa. Dessa forma, o campo elétrico muda sempre da carga positiva para a carga negativa. 

Logo, o campo elétrico de duas cargas com o mesmo sinal se opõe, isto é, tem seu campo orientado em direções opostas. Já o campo elétrico de duas cargas opostas se atrai. É importante pontuar que a intensidade do campo elétrico depende da carga do objeto que o produz, assim como a distância do objeto que se encontra carregado. 

Fórmula da Lei de Coulomb

O cálculo da força elétrica entre 2 cargas é realizado a partir da fórmula da lei de Coulomb. Confira abaixo a fórmula:

          │q1 ││q2

F = K ___________

                 r2

Nessa fórmula:

F – Força em Newton (N)

q1 e q2 – Cargas elétricas em Coulomb (C)

r – Distância entre as cargas em metros (m)

K – Constante eletrostática cujo valor no vácuo é 9.109 N.m²/C²

Considerações 

No Sistema Internacional de Unidades (SI) tem o Coulomb (C) como medida das cargas elétricas, trata-se de uma homenagem ao físico que tanto contribuiu para o desenvolvimento dessa área do conhecimento. Na lei de Coulomb as cargas são puntiformes, ou seja, as cargas de massa e dimensões são desprezíveis. 

Nesse cálculo consideram-se somente os valores absolutos das cargas, então não se considera o sinal negativo ou positivo. Segundo a Terceira Lei de Newton, a força exercida pelas cargas entre si é igual em módulo já que se encontram na mesma direção, porém, em sentidos opostos. 

Gráfico da Lei de Coulomb

De acordo com a lei de Coulomb, a força elétrica entre duas partículas carregadas é inversamente proporcional ao quadrado da distância existente entre elas. Então, quando 2 cargas elétricas se encontram a uma distância “d” e mudam sua posição para a metade dessa distância (d/2) a força elétrica será quadruplicada (4F). E se a distância entre as duas cargas dobrar a força elétrica entre elas, será reduzida 4 vezes. 

Essa lei pode ser expressada na forma de gráfico de força em função da distância. Quanto menor for o espaço entre as cargas, maior será a força elétrica. Quanto maior for a distância, menor será a força no campo elétrico. 

Aplicações da Lei de Coulomb 

Essa lei tem algumas aplicações práticas, como no funcionamento de máquinas copiadoras, impressoras e também na pintura de veículos. Isso porque o processo eletrostático tem a responsabilidade de fixar os materiais coloridos. Uma curiosidade é que esse processo é também o responsável pelos cabelos arrepiados ao tocar em um gerador de Van de Graaff.

As copiadoras utilizam um tambor de alumínio revestido com selênio, a condutibilidade elétrica é potencializada quando há exposição à luz. O primeiro passo do processo de xerografia consiste na indução de carga negativa em uma camada fina de selênio que possui carga positiva. 

Em seguida, a superfície do tambor é exposta a imagem que deverá ser copiada. A carga positiva é então neutralizada onde a imagem é brilhante, porém, permanece nos pontos em que a imagem é escura. Dessa forma, a imagem é transferida para o cilindro. 

Na sequência, um pó preto seco (o toner) é pulverizado com carga negativa resultante das áreas positivas do tambor. O papel branco recebe uma carga positiva superior a do cilindro e então puxa o toner para fora. Então, o papel e o toner passam pelos rolos aquecidos que derretem e depois aderem de forma permanente ao toner do cilindro. 

Gostou de saber mais sobre a lei de Coulomb? Agora você já sabe o que ela diz e suas aplicações!

Retornar ao blog