Whatsapp icon Whatsapp

Lei de Coulomb

A lei de Coulomb é a lei da Física que nos permite calcular a força de interação entre cargas elétricas. De acordo com essa lei, a força elétrica é proporcional ao produto do módulo de duas cargas elétricas, bem como inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

Veja também: Eletricidade – principais conceitos dessa importante área da Física

O que diz a lei de Coulomb?

De acordo com a lei de Coulomb, desenvolvida pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806), é possível determinar o módulo da força elétrica entre duas partículas eletricamente carregadas com as cargas Q1 e Q2, fixas, localizadas no vácuo e separadas por uma distância d, por meio da seguinte expressão:

Q1 e Q2 – cargas elétricas (C)
k0 – constante eletrostática do vácuo (k0 = 9.109 N.m²/C²)
d – distância entre as cargas (m)

Coulomb foi capaz de obter a expressão mostrada anteriormente de maneira empírica, isto é, por meio da experimentação. Os experimentos que permitiram a Coulomb descobrir a lei de atração e repulsão entre cargas elétricas foram feitos com uma balança de torção, um instrumento de medida criado por ele mesmo que é capaz de realizar medidas precisas e que posteriormente foi utilizado por outros pesquisadores, como Henry Cavendish no estudo da gravitação universal.

Coulomb utilizou uma balança de torção similar à representada na figura para medir a força elétrica entre duas cargas.
Coulomb utilizou uma balança de torção similar à representada na figura para medir a força elétrica entre duas cargas.

Ainda em concordância com a lei de Coulomb e também com a terceira lei de Newton, conhecida como a lei da ação e reação, cargas de sinais iguais tendem a se repelir, com forças de mesma direção e sentidos opostos:

Cargas de sinais iguais repelem-se com a mesma intensidade, mesmo que seus valores sejam diferentes.
Cargas de sinais iguais repelem-se com a mesma intensidade, mesmo que seus valores sejam diferentes.

Cargas de sinais contrários, por sua vez, tendem a se atrair com forças iguais, e cada uma dessas forças também apresenta sentido oposto:

Fórmula da lei de Coulomb

Como mostrado anteriormente, de acordo com a lei de Coulomb, a força de interação entre duas partículas eletricamente carregadas, de cargas Q1 e Q2, separadas no vácuo a uma distância d, pode ser calculada por meio da seguinte fórmula:

Existe ainda uma relação entre a força elétrica e o campo elétrico. O campo elétrico é a propriedade das cargas elétricas que faz com que elas sejam capazes de interagir com outras cargas. Quando uma carga elétrica é inserida em uma região dotada de campo elétrico, uma força elétrica passa a agir sobre ela.

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

A força elétrica possui a mesma direção e sentido do campo elétrico, a menos que uma das cargas que interajam tenha sinal negativo. Nesse caso, o sentido da força elétrica é invertido com relação ao sentido do campo elétrico.

A fórmula que relaciona os módulos das grandezas força e campo elétrico é a seguinte:

E – campo elétrico (N/C)
d – distância até a fonte do campo elétrico (m)

Gráfico da lei de Coulomb

O gráfico da força elétrica com relação à distância entre duas cargas está representado na figura a seguir:

Uma vez que a força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas, quando a distância entre as cargas é d, a força de interação entre elas é F. Dobrando-se a distância entre elas, a força diminui quatro vezes; triplicando-se a distância entre as cargas, a força entre elas será dividida por nove e assim por diante.

Veja também: Aceleração da gravidade – quanto vale, como calculá-la e exercícios resolvidos

Exercícios resolvidos sobre a lei de Coulomb

Questão 1 — (EEAR) Duas cargas são colocadas em uma região onde há interação elétrica entre elas. Quando separadas por uma distância d, a força de interação elétrica entre elas tem módulo igual a F. Triplicando-se a distância entre as cargas, a nova força de interação elétrica em relação à força inicial será:

a) diminuída 3 vezes.

b) diminuída 9 vezes.

c) aumentada 3 vezes.

d) aumentada 9 vezes.

Resolução:

Quando as cargas se encontram a uma distância d, a força elétrica entre elas vale F, desse modo, ao triplicarmos a distância entre as cargas, estaremos em uma distância 3d. Vamos calcular o valor da nova força elétrica entre as cargas:

De acordo com o cálculo, a força elétrica entre as cargas deverá diminuir nove vezes, portanto a resposta correta é a letra B.

Questão 2 — (Udesc) Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a da definição precisa da natureza da força elétrica realizada, principalmente, pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados, resumindo suas conclusões em uma relação que conhecemos atualmente como Lei de Coulomb.

Considerando a Lei de Coulomb, assinale a alternativa correta.

a) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre esses corpos.

b) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos.

c) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre esses corpos.

d) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional à distância entre esses corpos.

e) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional à distância entre esses corpos e inversamente proporcional ao produto das cargas.

Resolução:

A alternativa correta é a letra C, que é o próprio enunciado da lei de Coulomb. Segundo essa lei, a força elétrica é proporcional ao produto das cargas e é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.  

Publicado por Rafael Helerbrock
Assista às nossas videoaulas

Artigos Relacionados

Palácio da Eletricidade e seu interior
A História da Eletricidade
Houve vários estudos e processos para que a eletricidade se tornasse o que é hoje. Confira aqui a história da eletricidade!
Se geradores iguais fossem associados em paralelo, manteriam juntos a mesma diferença de potencial U
Associação de geradores elétricos em paralelo
Veja aqui a definição da associação de geradores em paralelo e veja também como ficam dispostos os geradores associados em paralelo.
Linhas de força do campo elétrico apontam para “fora” das cargas positivas e “dentro” das cargas negativas
Campo Elétrico
Você sabe o que é campo elétrico? O campo elétrico é um campo vetorial, ou seja, em cada ponto do espaço ele tem um módulo, uma direção e um sentido.
Representação artística das cargas elétricas positivas e negativas.
Carga elétrica
Você sabe o que é carga elétrica? Confira aqui seus tipos e saiba como calculá-la. Entenda também os processos de eletrização.
Coulomb ficou famoso por ter determinado a equação da Força Elétrica
Charles Coulomb
Clique aqui para conhecer a vida de Charles Coulomb, físico francês que contribuiu para os estudos de Eletricidade e Magnetismo.
Fios de cobre são bons condutores elétricos.
Condutores
Condutores, O que é condutividade, os bons condutores, condutores de eletricidade, os maus condutores. os semicondutores, o silício, corpos que existem condutores,
Ao passar pelo corpo, a corrente elétrica pode gerar, dependendo do seu valor, desde formigamentos até a morte
Efeitos da Corrente Elétrica no Corpo Humano
Você sabe quais são os efeitos da corrente elétrica no corpo humano? Descubra aqui o que acontece com o corpo quando levamos um choque elétrico.
Eletricidade estática
Eletricidade
A eletricidade estuda os fenômenos da carga elétrica. Clique e entenda!
Representação de um corpo com carga inserido na região de um campo magnético.
Força magnética
Clique aqui e veja o que é força magnética e quais relações ela possui com a carga de um corpo e com a corrente elétrica.
Para-raios
Você sabe o que são para-raios, para que servem, quais os seus tipos e quando eles devem ser usados? Acesse o artigo e confira essas e outras informações.
Representação de geradores químicos comuns: pilha alcalina recarregável e bateria de carro
Pilhas e Baterias
Pilhas e baterias são geradores elétricos. Clique e confira!
Um Dia Eletrizante
Como ocorrem os processos de eletrização?
video icon
Geografia
Eras geológicas
Assista à videoaula e entenda o que são as eras geológicas. Conheça e saiba quais são os eventos que marcam cada etapa histórica das eras geológicas.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Sigmund Freud
Filosofia
Sigmund Freud
Nessa videoaula você conhecerá mais sobre a vida e estudos do "pai" da psicanálise.
video icon
Thumb Brasil Escola
Literatura
Realismo fantástico
Trazemos uma análise sobre realismo fantástico. Assista já!
video icon
Thumb Brasil Escola
Química
Funções orgânicas
Tire um tempo para entender melhor o que são as amidas