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Eletromagnetismo

Cargas Elétricas e Lei de Coulomb

ELETROMAGNETISMO

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Eletromagnetismo

Cargas Elétricas e Lei de Coulomb

Cargas Elétricas e Lei de Coulomb Lei de Coulomb Em 1785, Charles Augustin Coulomb (1736 - 1806), utilizando uma balança de torção inventada por ele e por John Mitchell determinou empiricamente os valores de atração e repulsão elétricas. A balança de torção consiste em uma haste isolante com duas esferas metálicas nas pontas (sendo uma delas de contrapeso) suspensa por uma fibra fina ligada a um ponteiro com uma escala graduada (vide figura abaixo).

Para a experiência, Coulomb aproximou uma terceira esfera (q2) metálica carregada eletricamente de uma das esferas presas à haste (q1 , também carregada) repelindo-a e fazendo com que a fibra rotacionasse de um certo ângulo Θ°. Girando o ponteiro Coulomb compensava esta rotação, e lia na escala graduada o valor deste ângulo. Este valor passou a ser uma medida relativa da força de atração. Repetindo estas experiências e colocando a carga eletrizada a várias distâncias, Coulomb percebeu que a força elétrica era inversamente proporcional ao quadrado da distância:

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Cargas Elétricas e Lei de Coulomb

Fα

1 d2

A força entre as esferas é diretamente proporcional as suas cargas elétricas. Portanto, temos que:
Fα q1 ⋅ q 2 d2

Para transformarmos em igualdade é necessário que tenhamos uma constante de proporcionalidade. Esta constante de proporcionalidade é o k. No sistema CGS k=1. No sistema SI, mais utilizado, o k é definido como:
 Nm 2 = 10 −7 ⋅ c 2  2  C 4πε 0  1  Nm 2   ≅ 8,9876 ⋅ 10 9  2  C       

k≡

Onde: c é a velocidade da luz no vácuo e vale 299.792.458 m/s, e ε0 é a permissividade do espaço livre. A força elétrica resultado desta interação entre as esferas q1 e q2 é um vetor. Por isto é necessário explicitar a direção desta força. Convencionaremos que a força sentida por q2 devido a carga q1 será representada por força