A Força Elétrica e a Lei de Coulomb – Aula de Física Enem

Sabemos que entre cargas elétricas ocorre o processo de repulsão ou atração, dependendo do sinal da carga que cada uma possui. Sabemos que esta força que se origina entre as cargas é proporcional ao valor da carga elétrica das partículas (quanto maior a carga de cada uma, maior a força); e também a força é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas (quanto menor a distância, maior é a força). Portanto, a princípio, nossa equação tem a seguinte forma:

onde q₁ e q₂ são os valores das cargas elétricas envolvidas, e d é a distância entre as cargas. Portanto, esta é uma equação de proporcionalidade, onde p símbolo α significa proporcional, ou seja, estamos dizendo que a força F é proporcional à equação à direita.

Coube ao físico francês Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), com sua célebre balança de torção, estabelecer a lei matemática que possibilita o cálculo da intensidade da força elétrica entre dois corpos eletrizados.

Coulomb

Balança de torção

Através do experimento da balança de torção, Coulomb pôde determinar a equação exata da relação da força com os valores das cargas e da distância entre elas. Ele determinou o valor da constante que tornou a proporcionalidade acima em uma igualdade, chegando ao que chamamos hoje de Lei de Coulomb:

onde K é a constante dielétrica do meio. No sistema internacional (SI), a F é medida em newtons (N), q em Coulomb (C), d em metros (m), e K em N.m²/C². Para o vácuo, o valor de K é:

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Desafios

Questão 1

(UFPE) Duas partículas de mesma massa têm cargas Q e 3Q. Sabendo-se que a força gravitacional é desprezível em comparação com a força elétrica, indique qual das figuras melhor representa as acelerações vetoriais das partículas.

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Questão 2

(UNIFOR CE) Duas pequenas esferas condutoras idênticas P e Q, estão eletrizadas com cargas de –2,0 μC e 8,0 μC, respectivamente. Elas são colocadas em contato e, em seguida, separadas de uma distância de 30 cm, no vácuo. A força de interação elétrica entre elas, e a intensidade dessa força, serão, respectivamente, de:

Dado: K = 9,0. 10⁹N.m²/C²

a) atração, de 1,6. 10^–1N

b) atração, de 2,5 N

c) repulsão, de 9,0 x 10^–1N

d) repulsão, de 1,6 x 10^–1N

e) repulsão, de 2,5 N

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Questão 3

(UFJF-MG) Duas esferas A e B, eletricamente carregadas com cargas Q_A = -2Q_B e situadas a uma distância d entre si, atraem-se mutuamente. O módulo da força eletrostática que A exerce em B é denotado F_B, e o módulo da força eletrostática que B exerce em A é denotado F_A. Concluímos que:

a) F_A = 4 F_B

b) F_A = 2F_B

c) F_A = F_B

d) F_A = F_B

e) F_A = 1/4F_B

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Questão 4

(UERJ) Duas pequenas esferas metálicas iguais, A e B, se encontram separadas por uma distância d. A esfera A tem carga + 2q e a esfera B tem carga –4q. As duas esferas são colocadas em contato, sendo separadas, a seguir, até a mesma distância d. A relação entre módulos das forças F₁ e F₂ de interação entre as esferas, respectivamente, antes e depois do contato é:

a) |F₁| = 8|F₂|

b) |F₁| = (3/2)|F₂|

c) |F₁| = (2/3)|F₂|

d) |F₁| = 3|F₂|

e) |F₁| = (8/9)|F₂|

Questão 5

(UEL) A figura abaixo mostra duas cargas elétricas +q e -q, separadas pela distância 2a e simétricas em relação ao eixo x. É correto afirmar:

Qual das alternativas seguintes representa mais corretamente a direção e o sentido da força que atuaria sobre uma terceira carga q colocada em B:

a)

b)

c)

d)

e)