Lei de Coulomb

Conceitos Fundamentais e Aplicações

A Lei de Coulomb é um dos pilares da eletrostática e da engenharia elétrica, descrevendo a interação entre partículas carregadas eletricamente. Neste post, vamos explorar os conceitos fundamentais, responder às perguntas mais frequentes e identificar palavras-chave essenciais relacionadas a esse tema.

O que é a Lei de Coulomb?

A Lei de Coulomb descreve a força de interação entre duas cargas elétricas. Esta força pode ser de atração, caso as cargas tenham sinais opostos, ou de repulsão, se possuírem o mesmo sinal. A fórmula matemática que define a Lei de Coulomb é:

F =( k . |Q₁|.|Q₂| ) / r²

Onde:

• F: Força elétrica (em Newtons, N)
• Q1 e Q2: Magnitudes das cargas elétricas (em Coulombs, C)
• r: Distância entre as cargas (em metros, m)
• k: Constante eletrostática, que no vácuo é aproximadamente .

Exercício Resolvido

Exemplo:

Duas cargas elétricas puntuais q₁ = +2 µC (microcoulombs) e q₂ = -3 µC estão separadas por uma distância de d = 4 m no vácuo.

1. Qual é a magnitude da força elétrica entre as duas cargas?
2. A força é de atração ou repulsão?

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Resolução:

A Lei de Coulomb é dada pela fórmula:

F = k_e ⋅ |q₁ ⋅ q₂| / d²

Onde:

• F: força elétrica (N – newtons);
• k_e = 8,99 × 10⁹ N⋅m²/C²: constante eletrostática no vácuo;
• q₁ e q₂: valores das cargas elétricas (C – coulombs);
• d: distância entre as cargas (m – metros).

Passo 1: Substituir os valores na fórmula.

• q₁ = 2 µC = 2 × 10^-6 C;
• q₂ = -3 µC = -3 × 10^-6 C;
• d = 4 m.

F = (8,99 × 10⁹) ⋅ |(2 × 10^-6) ⋅ (-3 × 10^-6)| / (4)²

Passo 2: Calcular o numerador |q₁ ⋅ q₂|.

|q₁ ⋅ q₂| = |(2 × 10^-6) ⋅ (-3 × 10^-6)| = 6 × 10^-12 C²

Passo 3: Calcular o denominador d².

d² = (4)² = 16 m²

Passo 4: Substituir os valores calculados na fórmula.

F = (8,99 × 10⁹) ⋅ (6 × 10^-12 / 16)

Passo 5: Realizar as operações.

F = (8,99 × 10⁹) ⋅ (0,375 × 10^-12)

F = 3,37 × 10^-3 N

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Resposta:

1. A magnitude da força elétrica é F = 3,37 mN (3,37 × 10^-3 N).
2. Como q₁ é positiva e q₂ é negativa, a força é de atração.

Resumo

A Lei de Coulomb é indispensável para compreender a eletrostática e suas aplicações na engenharia elétrica. Dominar seus conceitos ajuda a projetar dispositivos, analisar sistemas e resolver problemas práticos no setor elétrico. Termos como força elétrica, cargas elétricas, e distância entre cargas são essenciais para explorar este tema de forma mais aprofundada.

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