Imagem: Nomeada em homenagem a Charles-Augustin de Coulomb, a lei de Coulomb (F=kqq/r²) é uma equação que representa a força elétrica atrativa ou repulsiva (F) de duas cargas pontuais (q).
A equação de Coulomb é uma das leis fundamentais da eletrostática que descreve a interação elétrica entre cargas elétricas. Esta equação leva o nome do físico francês Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), que a formulou no século XVIII.
A equação de Coulomb é expressa matematicamente da seguinte forma: F = k q₁ q₂ / r²
- F é a força eletrostática entre duas cargas elétricas pontuais q₁ e q₂.
- k é a constante de Coulomb (8,9875×109 N m2/C2), que depende do sistema de unidades utilizado e da permissividade do vácuo (capacidade de um espaço vazio se polarizar em resposta a um campo elétrico aplicado).
- r é a distância entre as duas cargas.
A força eletrostática atua sobre cargas elétricas positivas e negativas, podendo ser atrativa (entre cargas opostas) ou repulsiva (entre cargas de mesmo sinal).
Esta força é descrita pela lei de Coulomb. A carga elétrica é expressa em coulombs (C) no sistema internacional de unidades (SI). Os elétrons carregam uma carga elementar negativa de aproximadamente -1,602 x 10-19 C, enquanto os prótons carregam uma carga positiva igual em valor absoluto.
A força eletrostática diminui com o quadrado da distância entre as cargas. Isso significa que quanto mais distantes estiverem as cargas, mais rapidamente a força diminui. Por outro lado, quanto mais próximas as cargas estão, mais a força aumenta. Isso explica a repulsão entre prótons, que são partículas carregadas positivamente. De acordo com a lei de Coulomb, a força eletrostática entre dois prótons é diretamente proporcional ao produto de suas cargas positivas (q1 e q2) e inversamente proporcional ao quadrado da distância que os separa (r2). Como esta distância (r) é muito pequena, da ordem de um femtômetro (1 femtômetro = 1×10-15 m), a força eletrostática é enorme.
A equação de Coulomb é válida para cargas imóveis no contexto da eletricidade estática. Se as cargas estivessem em movimento, seria necessário levar em conta os efeitos da relatividade especial (magnetismo) e usar as equações do eletromagnetismo de Maxwell.
A força eletrostática é uma força fundamental da natureza e é responsável por muitos fenômenos elétricos observados na vida cotidiana.
A eletricidade estática é um fenômeno elétrico que ocorre quando cargas elétricas estacionárias se acumulam na superfície de um objeto isolante. Cargas elétricas são formadas quando objetos são friccionados, criando faíscas ou sensação de choque elétrico.
O raio é um fenômeno elétrico natural muito poderoso que ocorre quando há uma descarga elétrica entre nuvens carregadas de eletricidade estática e o solo ou entre as próprias nuvens.
A Aurora Boreal e a Austral são exibições de luz espetaculares nas regiões polares causadas por partículas carregadas do vento solar colidindo com partículas carregadas da atmosfera da Terra.
Os incêndios de Santelmo são fenômenos luminosos que às vezes ocorrem em objetos pontiagudos, como mastros de navios ou copas de árvores durante tempestades. Eles são causados pelo acúmulo de cargas elétricas no ar ao redor desses objetos.
O raio globular são esferas de luz elétrica flutuantes que podem aparecer durante tempestades e se mover de forma irregular.
A eletricidade estática atmosférica também é responsável pela presença de uma camada de íons na ionosfera terrestre, que desempenha um papel importante nas comunicações de rádio e nos fenômenos de refração de ondas eletromagnéticas.
Teoria do muro de Planck