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Força elétrica Força elétrica é
a interação de atração ou repulsão gerada entre duas cargas devido a
existência de um campo elétrico ao redor delas. A capacidade de uma carga criar forças elétricas foi descoberta e
estudada pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) no final
do século XVIII. Por volta de 1780, Coulomb criou a balança de torção e com esse
instrumento demonstrou experimentalmente que a intensidade da força elétrica
é diretamente proporcional ao valor das cargas elétricas que interagem e
inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Fórmula da força elétrica A fórmula matemática, também chamada de Lei de Coulomb, que expressa a
intensidade da força elétrica é:
No Sistema Internacional de unidades (SI), a intensidade da força
elétrica (F) é expressa em newton (N). Os termos q1 e q2 da fórmula
correspondem aos valores absolutos das cargas elétricas, cuja unidade no SI é
coulomb (C), e a distância que separa as duas cargas (r) é representada em
metros (m). A constante de proporcionalidade (K) depende do meio que as cargas
estão inseridas, por exemplo, no vácuo esse termo recebe o nome de constante
eletrostática (K0) e seu valor é 9.109 N.m2/C2. Para que é usada a fórmula da força elétrica e como calcular? A fórmula criada por Coulomb é utilizada para descrever a intensidade
da interação mútua entre duas cargas puntiformes. Essas cargas são corpos
eletrizados cujas dimensões são desprezíveis se comparadas com a distância
entre elas. A atração
elétrica ocorre entre cargas que possuem sinais opostos, porque a força
existente é de atração. A repulsão elétrica ocorre quando cargas de mesmo
sinal são aproximadas, já que a força repulsiva atua sobre elas.
Para calcular a força elétrica os sinais das cargas elétricas não são levados em consideração, apenas seus valores.
Veja como calcular a força elétrica com os exemplos a seguir. Exemplo 1: Duas partículas eletrizadas, q1 = 3,0 x 10-6 C
e q2 = 5,0 x 10-6 C, e de dimensões
desprezíveis situam-se a uma distância de 5 cm uma da outra. Determine a
intensidade da força elétrica considerando que elas estão no vácuo. Utilize a
constante eletrostática K0 = 9 . 109 N.m2/C2. Solução: Para encontrar a força elétrica, os dados devem ser aplicados na
fórmula com as mesmas unidades da constante eletrostática. Observe que a distância foi dada em centímetros, mas a constante
apresenta metro e, por isso, o primeiro passo é transformar a unidade de
distância.
O próximo passo é substituir os valores na fórmula e calcular a força
elétrica.
Chegamos a conclusão
que a intensidade da força elétrica que age sobre as cargas é de 54 N. Exemplo 2: A distância entre os pontos A e B é de 0,4 m e nas extremidades
estão situadas as cargas Q1 e Q2. Uma terceira
carga, Q3, foi inserida em um ponto que está a 0,1 m de Q1.
Calcule a força resultante sobre Q3 sabendo que: · Q1 =
2,0 x 10-6 C · Q2 =
8,0 x 10-6 C · Q3 =
– 3,0 x 10-6 C · K0 =
9 . 109 N.m2/C2 Solução: O primeiro passo para resolver esse exemplo é calcular a intensidade
da força elétrica entre duas cargas por vez. Vamos iniciar calculando a força de atração entre Q1 e
Q3.
Agora, calculamos a força de atração entre Q3 e Q2. Se a distância total entre a reta
A partir dos valores das forças de atração entre as cargas, podemos
calcular a força resultante da seguinte forma:
Chegamos à conclusão que a força elétrica resultante que Q1 e
Q2 exercem sobre Q3 é de 3 N. |
