Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb é uma lei da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Foi formulada e publicada pela primeira vez em 1783 pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb e foi essencial para o desenvolvimento do estudo da Eletricidade.1

Esta 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. Esta força pode ser atractiva ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atractiva se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.2 3
Diagrama que descreve o mecanismo básico da lei de Coulomb. As cargas iguais se repelem e as cargas opostas se atraem

Após detalhadas medidas, utilizando uma balança de torção, Coulomb concluiu que esta força é completamente descrita pela seguinte expressão:1

{\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}},

em que:
{\vec {F}} é a força, em Newtons (N);
\varepsilon _{0}\approx 8.854\times 10^{{-12}} C2 N−1 m−2 (ou F m−1) é a constante elétrica, r é a distância entre as duas cargas pontuais, em metros (m) e q1 e q2, os respectivos valores das cargas, em Coulombs (C).
{\hat {r}} é o vetor que indica a direcção em que aponta a força eléctrica.1

Por vezes substitui-se o factor 1/(4\pi \varepsilon _{0}) por k, a constante de Coulomb, com k \approx 8.98\times 10^{9} N·m²/C².

Assim, a força elétrica, fica expressa na forma:

{\vec {F}}=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}{\hat {r}},

A notação anterior é uma notação vectorial compacta, onde não é especificado qualquer sistema de coordenadas.

Se a carga 1 estiver na origem e a carga 2 no ponto com coordenadas cartesianas (x,y,z) a força de Coulomb toma a forma:

{\vec {F}}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}{\frac