Exemplo de exemplo da lei de Coulumb

O Lei de Coulumb, também conhecida como Lei das Cargas Elétricas, é uma lei da eletrostática que consiste na descoberta de que a cargas com o mesmo sinal se repelem e cargas com o sinal oposto atraem. A lei de Columb era descoberto por o cientista francês Carlos Agustín de Coulumb em 1795. A descoberta veio após observar como uma esfera eletricamente carregada reagiu em um equilíbrio de torção, afastando-se ou aproximando-se, quando outra esfera também com carga se aproximou dela elétrico. As cargas elétricas eram passadas para as esferas esfregando uma haste em diferentes materiais, como lã, seda e outras fibras.

Como consequência de suas observações, ele percebeu que quando duas cargas elétricas com o mesmo sinal interagem, quer dizer que ambos são positivos ou ambos são negativos, eles tendem a se separar, isto é, eles repelem e quando as cargas são do sinal oposto, atraem. Ele também percebeu que a força com a qual eles se atraem ou se repelem está em relação à carga elétrica e à distância em que as cargas estão. Ele afirmou o seguinte:

A força atrativa ou repulsiva entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional à carga elétrica e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

Isso significa que quanto maior a carga, maior a força com a qual elas se atraem ou repelem, e quanto maior a distância entre as cargas, menor é a força atrativa.

Outro fator que influencia a força de atração é o ambiente circundante, uma vez que a condutividade elétrica varia de acordo com o ambiente. Este valor da condutividade do meio é chamado de constante dielétrica.

As forças de atração ou repulsão são calculadas com a seguinte fórmula:

Os valores são os seguintes:

F: é a força que vamos calcular.

k: é a constante dielétrica, ou seja, a condutividade do meio que envolve as cargas elétricas. Para ar e vácuo, seu valor é 9 X 10⁶ N m²/ C².

o que₁, o que₂: São as cargas elétricas a considerar, médias em Coulumbs. O Coulumb é a medida da carga elétrica, que pode ter um valor positivo ou negativo. O valor de um Coulumb é 6,241509 X 10¹⁸ elétrons. Se o valor for negativo (carga negativa), significa que sua carga pode ceder elétrons. Se seu valor for positivo (carga positiva), significa que pode absorver elétrons. As cargas são geralmente medidas em submúltiplos, como miliCoulumbs (mC) ou microCoulumbs (mC)

d: é a distância entre as cargas, medida em metros. Eles também podem ser medidos em submúltiplos, como centímetros (cm), milímetros (mm) ou mícrons ou micrômetros (mm).

Exemplos de cálculo da Lei de Coulumb:

Exemplo 1: Se tivermos duas cargas elétricas de 5mC e 7mC, separadas por 3mm, determine se elas vão se atrair ou se repelir e calcular a força com que o fazem.

Como as duas cargas são positivas, ou seja, do mesmo sinal, elas se repelem (cargas do mesmo sinal se atraem).

Agora vamos escrever os valores que iremos substituir na fórmula Vamos substituir os submúltiplos por potências da forma 10^x, para simplificar os cálculos:

k = 9 X 10⁹ N m²/ C²
o que₁ = 5 mC = 5 X 10^-3 C
o que₂ = 7 mC = 7 X 10^-3 C
d = 3mm = 3 X 10^-3 m

Agora fazemos as operações, começando com as multiplicações do segundo membro:

(o que₁) (o que₂) = (5 X 10^-3) (7 x 10^-3) = 35 X 10^-6 C
d² = (3 X 10^-3)² = 9 X 10^-6

Fazemos a divisão:

(35 x 10^-6) / (9 X 10^-6) = 3,88 X 10⁰ = 3.88

Multiplicamos o resultado pela constante:

(9 x 10⁹) (3,88) = 34,92 X 10⁹ N

Exemplo 2: Calcule a distância entre as cargas, se soubermos que existe uma força atrativa de -25 X 10⁵ N e as cargas são 2mC e -4mC.

Neste exemplo, uma vez que sabemos os valores de F e k, o que devemos fazer primeiro é dividir F por k, para descobrir quanto é o valor de [(q₁) (o que₂)] / d²:

-25 / 9 = -2,77 X 10^5-9= 2,77 X 10^-4

Já sabemos que o valor de [(q₁) (o que₂)] / d² é 2,77 X 10^-4

Agora vamos dividir esse resultado pelo valor das cobranças.

(o que₁) (o que₂) = (2 X10^-3) (- 4 x 10^-3) = -8 X 10^-6

Agora dividimos 2.77 X10^-4 entre -8 X 10^-6

2,77 X10^-4 / -8 X 10^-6 = 0,34625 X10² = 34.625

Lembre-se de que este resultado é d², então devemos calcular a raiz quadrada para obter a distância em metros:

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