EXERCICIOS - Lei de Coulomb

1. Duas cargas elétricas puntiformes de 5 x 10^{-5 C e 0,3 x 10-6 C, no vácuo, estão separadas entre si por uma distância de 5 cm. Calcule a intensidade da força de repulsão entre elas.}

 

 

2. A intensidade da força entre duas cargas elétricas puntiformes iguais, situadas no vácuo a uma distância de 2 m uma da outra é de 202,5 N. Qual o valor das cargas?

3. Duas partículas de cargas de mesmo sinal, cujos valores são Q₁ = 3,0 µC e Q₂ = 4,0 µC, separadas no vácuo por uma distância d = 3,0 m.

a) Qual o módulo da força de interação elétrica entre essas partículas?

b) E se essa distância for reduzida para 0,30 m?

4. Calcule a distância entre duas partículas de cargas Q₁ = 4,5 nC e Q₂ = 12 nC sabendo que elas se atraem com uma força de intensidade F = 5,4 x 10^-4 N.

5. Calcule a distância entre duas partículas de cargas Q₁ = 5,0 pC e Q₂ = 1,2 pC sabendo que elas se atraem com uma força de intensidade F = 9,0 x 10^-12 N.

6. Duas partículas de cargas de sinais opostos, cujos valores são Q₁ = 2,0 µC e Q₂ = 6,0 µC, separadas no vácuo por uma distância de 1,0 m.

a) Qual a força de atração entre essas partículas?

b) E se essa distância entre elas for reduzida para 0,20 m?

c) E se for aumentada para 2,0 m?

7. Uma pequena esfera recebe uma carga de 40 µC e outra esfera de diâmetro igual, localizada a 20 cm de distância, recebe uma carga de -10 µC.

a) Qual a força de atração entre elas?

b) Colocando as esferas em contato e afastando-as 5 cm, determine a nova força de interação elétrica entre elas.

8. “Duas cargas elétricas Q e q de valores desconhecidos estão separadas por uma distancia de 2 m,  e repelem-se com uma força de 6 N”.

a) Qual o novo módulo da força F se a distância entre as cargas aumentasse para 4 m?

b) Qual o novo módulo da força F se Q duplicasse e q quadruplicasse?

C Qual o novo módulo da força F se a distância aumentasse para 8 m?

Lei de Coulomb

Charles Augustin Coulomb desenvolveu uma teoria que chamamos hoje de Lei de Coulomb. A Lei de Coulomb trata da força de interação entre as partículas eletrizadas, as partículas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem.

O físico Charles Coulomb utilizou para estudar estas forças, um equipamento que ele mesmo desenvolveu. A balança de torção. Este equipamento consiste em um mecanismo que calcula a intensidade do torque sofrido por uma partícula que sofre repulsão.

Em muitos exercícios você pode encontrar o termo carga elétrica puntiforme, este termo se refere a um corpo eletrizado que tem dimensões desprezíveis em relação à distância que o separa de outro corpo eletrizado.
As cargas elétricas positivas são atraídas pelas cargas elétricas negativas e as cargas com mesmo nome se repelem, este não é um conceito difícil de entender e, já estudamos nos processos de eletrização.

A lei de Coulomb diz que a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Esta, porem, não é uma afirmação tão fácil de aceitar, por isso vamos observar a equação que a explica.
Onde:F é a força de interação entre duas partículas (N)
k é uma constante (N.m²/C²)
Q é a carga elétrica da primeira partícula (C)
q é a carga elétrica da segunda partícula (C)
d é a distância que separa as duas partículas (m)

É importante lembrar que utilizamos os módulos das cargas elétricas das partículas, ou seja, colocamos na fórmula apenas o valor numérico, sem o sinal (que indica o sentido do vetor) desta carga.

Podemos tirar algumas conclusões sobre a Lei de Coulomb observando a equação acima, que relaciona o valor da força elétrica de interação entre partículas eletrizadas com suas cargas elétricas e com a distância que as separa. A relação entre a força e as cargas é uma relação diretamente proporcional, ou seja, quanto maiores as cargas, maior será a força de interação. A relação entre a força e distância é uma relação inversamente proporcional, quando aumentamos a distância entre as partículas a força elétrica diminui.Logo, temos duas conclusões importantes:

1) mantendo-se a distância entre os corpos e dobrando-se a quantidade de carga elétrica de cada um, a força elétrica será multiplicada por quatro.

2) mantendo-se as cargas elétricas e dobrando-se a distância a força elétrica será dividida por quatro.

A letra k representa uma constante de proporcionalidade que chamamos de constante eletrostática, está constante depende do meio onde se encontram as partículas estudas.

Para o vácuo k = 9 . 10⁹ unidades do SI

A lei de Coulomb é o cálculo das forças de interação de duas partículas, sendo que essas forças de interação são iguais em módulo, ou seja, têm a mesma intensidade e direção mas, sentidos opostos.

Fonte: http://www.efeitojoule.com/2008/09/lei-de-coulomb.html