Revisão sobre lei de Coulomb e força elétrica

Faça uma revisão dos seus conhecimentos sobre a lei de Coulomb e as forças elétricas com este artigo.

Termos-chave

Termo	Significado
Carga elétrica	Uma propriedade da matéria que determina a força sobre o objeto quando colocado em um campo eletromagnético. Os objetos podem ter carga positiva, negativa ou neutra. Assim como a energia e a matéria, a carga elétrica total é conservada e não pode ser criada ou destruída.
$k$ ‍	A constante da força elétrica, também chamada de constante de Coulomb, a qual tem tem um valor de $9, 0 x 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}$ ‍.

Equações

Equação	Significado dos símbolos	Significado
$\| F_{E} \| = k \| \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} \|$ ‍	$F_{E}$ ‍ é a força elétrica, $k$ ‍ é a constante da lei de Coulomb, $q_{1}$ ‍ e $q_{2}$ ‍ são as cargas e $r$ ‍ é a distância entre as cargas.	A magnitude da força elétrica entre $q_{1}$ ‍ e $q_{2}$ ‍ é diretamente proporcional à magnitude das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. Essa equação é conhecida como a lei de Coulomb.

Comparação entre força elétrica e força gravitacional

A lei de Coulomb pode parecer um pouco familiar, porque ela tem muito em comum com a lei de Newton da gravitação:

\begin{aligned} \begin{aligned} | F_{E} | & = k | \frac{q_{1} q_{2}}{r^{2}} | \\ | F_{g} | & = G \frac{m_{1} m_{2}}{r^{2}} \end{aligned} \end{aligned}

Assim como a força gravitacional, cuja magnitude aumenta com a massa, a magnitude da força elétrica aumenta com a magnitude das cargas. As duas forças agem ao longo da linha imaginária que conecta os objetos. As duas forças são inversamente proporcionais ao quadrado da distância entre os objetos, e isso é conhecido como a lei do inverso do quadrado.

F_{g}

usa

G

F_{E}

usa

k

, em que

k = 9, 0 \times 10^{9} \frac{N \cdot m^{2}}{C^{2}}

Uma diferença entre a força gravitacional e a força elétrica é a intensidade relativa delas, relacionada com a razão entre

k

G

. A força eletrostática entre um elétron e um próton é muitas ordens de magnitude maior do que a força gravitacional entre eles.

Direção da força elétrica

A força elétrica

F_{E}

pode ser atrativa ou repulsiva. Cargas opostas, como, por exemplo, uma carga positiva e uma carga negativa, atraem uma a outra. Cargas iguais, como duas cargas negativas ou duas cargas positivas, por exemplo, repelem uma a outra.

O que mais devo saber sobre a lei de Coulomb?

A força elétrica é inversamente proporcional a $r^{2}$ ‍ em vez de $r$ ‍. Conforme a distância entre as cargas aumenta, a força elétrica diminui por um fator de $\frac{1}{r^{2}}$ ‍. Por exemplo, se dobrarmos a distância entre os dois elétrons, a força repulsiva entre eles seria reduzida (porque ela é inversa à distância), e teria uma redução por um fator de $4$ ‍ em vez de $2$ ‍ (por causa do quadrado).

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