Força elétrica

Essa lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes (q₁ e q₂) é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos (módulos) das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância r entre eles. Essa força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.

Contudo,  essa equação pode ser expressa por uma igualdade se considerarmos uma constante k, que depende do meio onde as cargas estão presentes. O valor mais comum de k é considerado quando esta interação acontece no vácuo, e seu valor é igual a:

Por isso, podemos escrever a equação da lei de Coulomb como:

Para se determinar se estas forças são de atração ou de repulsão podemos utilizar o produto de suas cargas, ou seja:

Q₁ · Q₂ > 0 ⇒ forças de repulsão

Q₁ · Q₂ < 0 ⇒ forças de atração  

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA LEI DE COULOMB

Representando a força de interação elétrica em função da distância entre duas cargas puntiformes, obteremos como gráfico uma hipérbole, conforme indica a figura.

PRINCÍPIO DA SUPERPOSIÇÃO – DISTRIBUIÇÕES DE CARGA

Por enquanto, apenas foi discutido as forças elétricas devido à interação entre dois corpos carregados. Agora, podemos supor que uma carga de prova positiva (q_o) tenha sido colocada na presença de várias outras cargas. Feito isso, qual deverá ser, então, a força eletrostática resultante sobre esta carga q_o? Podemos solucionar este problema, assim como fazemos na mecânica, ou seja, fazendo a resultante vetorial das forças que atuam sobre ela.

Podemos chamar esse método como o princípio da superposição. Na figura abaixo, podemos apresentar o esquema das forças que atuam em q_o, devido a todas as outras forças. Apesar de este resultado possa parecer óbvio demais, ele não pode ser derivado de algo mais fundamental. A única maneira de observá-lo é testando-o experimentalmente.

No caso de termos N partículas carregadas, temos que a força resultante sobre q_o será a soma vetorial de todas F→oi, como a seguir

ou que

em que ri é a distância entre a carga de prova q_o e uma outra carga q_i. Nesse caso, podemos dizer que a força resultante sobre q_o deve-se a uma distribuição de cargas discretas. Nas próximas seções, discutiremos o princípio da superposição devido a diferentes distribuições de cargas contínuas.