La llei de Coulomb és una llei que defineix la força exercida per un camp elèctric sobre una càrrega elèctrica. Aquesta és la força que actua entre objectes carregats elèctricament, i està definida operativament pel valor de la interacció entre dues càrregues elèctriques puntuals estacionàries en el buit.
La llei de Coulomb estableix: "La força elèctrica d'atracció o repulsió entre dues càrregues és inversament proporcional a el quadrat de la distància que les separa entre elles."
Aquesta força s'anomena força de Coulomb i va ser descrita per En física, la força de Coulomb, descrita per Charles-Augustin de Coulomb.
Charles-Augustin de Coulomb va inventar la balança de torsió per mesurar l'atracció magnètica i elèctrica. Aquest instrument és capaç de mesurar el parell resultant de l'aplicació d'una o més forces en els seus braços.
Fórmula de la ley de Coulomb
La força de Coulomb es pot calcular mitjançant la següent equació:
on:
-
F és la força de Coulomb expressada en newtons (N).
-
q 1 és la primera càrrega puntual expressada en Coulombs (C).
-
q 2 és la segona càrrega puntual (C).
-
r és la distància entre dues càrregues puntuals expressada en metres (m).
-
k C és una constant electrostàtica el valor és aproximadament 8,988 × 10 9 N · m 2 · C -2
Totes les variables descrites en aquesta definició corresponen a el sistema internacional d'unitats.
Si el signe de la força és positiu significa que la força és de repulsió. Si per el contrari és negatiu, la força és d'atracció.
De la fórmula podem extreure diverses conclusions que la força és directament proporcional al producte de les càrregues elèctriques q 1 i q 2
Exemples de la llei de Coulomb
La llei de Coulomb s'aplica sempre que intervenen càrregues elèctriques i camps elèctrics. Alguns exemples en la vida quotidiana són:
-
Un electroimant: La força que genera un electroimant quan circula un corrent a través d'ell.
-
Els motors elèctrics: la força dels motors elèctrics prové de la interacció de càrregues elèctriques.
-
Els àtoms: els nuclis atòmics estan formats per partícules positives que exerceixen una força de repulsió. Els enllaços nuclears han de compensar aquestes forces.
-
Globus carregat amb electricitat electroestàtica: si freguem un globus d'aire amb un jersei de llana, alguns electrons de l'jersei passen a el globus. Si col·loquem el globus al sostre no cau, perquè l'excés d'electrons (amb càrrega negativa) exerceixen una força d'atracció sobre els protons (amb càrrega positiva) dels àtoms de sostre.
Exercici sobre l'aplicació de la llei de Coulomb
Determineu la força elèctrica entre dues esferes carregades d'1 μC cadascuna, col·locades a una distància de 1.0 cm.
Realització de l'exercici
Es col·loquen dues càrregues elèctriques puntuals a una distància d'1 cm entre si.
Volem determinar la força elèctrica que s'estableix entre les dues càrregues elèctriques, sabent que cada càrrega té una intensitat igual a 1 μC.
Apliquem la llei de Coulomb directament:
En el qual:
Q1 = Q2 = Q = 1 μC = 10 -6 C.
r = 1,0 cm = 10 -2 m
Al reemplaçar a la fórmula tenim:
F = 8.988 · 10 9 · (10 -6 · 10 -6 ) / 10 -2 = 89,88 N
