Eletrostática e Lei de Coulomb

Hahaha! Que mancada a minha! Comecei a falar sobre campo elétrico aqui no blog, e vi que nem tinha comentado nada sobre eletrostática e nem Lei de Coulomb. Com o intuito de consertar meu erro, falarei hoje sobre os conceitos fundamentais da eletrostática. Então, sem mais delongas, vamos começar. Nossa primeira meta é responder: O que é eletrostática?

Vamos começar respondendo a partir da definição etimológica de eletrostática. A palavra vem da união das palavras gregas elektron + statikos. Elektron vem de âmbar, primeiro material onde se observou propriedades elétricas (a palavra eletricidade tem origem semelhante), enquanto o termo statikos vem de estático, algo que não muda, parado. Então podemos concluir, neste primeiro momento, que a eletrostática estuda as propriedades elétricas das cargas em repouso, e suas interações. Lembremos, por exemplo, daquela velha máxima: os opostos se atraem. Isso realmente ocorre com as cargas elétricas e iremos falar mais sobre isso.

Mas o que seriam cargas elétricas? Fundamentalmente, não sei responder essa pergunta. O que sabemos (em nível de humanidade) é que a carga elétrica é uma das propriedades da matéria, como a massa. As partículas que contém essa propriedade são o próton (cuja carga é chamada positiva) e o elétron (cuja carga é chamada negativa). Essas partículas, juntos com os nêutrons (estes não possuem a propriedade da carga elétrica), formam os átomos. Mas o que essas partículas tem de tão especial?

É que entre essas partículas, ditas possuidoras de carga, aparecem forças de atração ou repulsão. A força é de repulsão se as duas partículas tiverem mesma carga (ambas positivas ou ambas negativas) e de atração se as cargas forem opostas. Foi daí que surgiu aquele velho ditado "os opostos se atraem". (apesar de eu achar que essa teoria continua válida para os seres humanos :)



Mas como podemos calcular a intensidade dessas forças? Aí que entra a famosa Lei de Coulomb, que é uma fórmula que nos permite calcular a força elétrica criada por duas cargas. Medições experimentais comprovaram que a Lei de Coulomb, que nos informa a força, é a seguinte:



Onde é o módulo do vetor da força, e são os módulos das cargas das partículas em questão, d é a distância entre as duas cargas e k é uma constante, chamada Constante de Coulomb ou Constante Eletrostática, e vale .

A força resultante dessa interação terá direção igual a da "reta imaginária" que liga as duas cargas. Quanto ao sentido, já dissemos que será de afastamento em cargas iguais, e de atração em cargas opostas. Isso pode ser visualizado na imagem abaixo:


Também vemos pela expressão da Lei de Coulomb que, conforme a distância aumenta, a força diminui. Na sequência há o gráfico que descreve o comportamento da força em função da distância entre as cargas:


E era isso por hoje. Aqui apresentei o básico sobre cargas elétricas e suas interações. Por fim, é interessante comentar brevemente como se dá essas interações. Elas são intermediadas por uma "entidade" conhecida por campo elétrico. Todo corpo eletricamente carregado cria, ao redor de si, um campo elétrico. Para saber um pouco mais sobre ele, você pode usar o link abaixo para ir diretamente à postagem sobre campo elétrico.

Uma Introdução ao Campo Elétrico