La física del dret de Coulomb

Llei de Coulomb, descripció matemàtica de la força elèctrica entre objectes carregats. Formulat pel físic francès del segle XVIII Charles-Augustin de Coulomb, és anàleg a la llei de la gravetat d’Isaac Newton.

electricitat: llei de Coulomb

L’electricitat estàtica és un fenomen elèctric familiar en què les partícules carregades es transfereixen d’un cos a un altre. Per exemple, si

Tant les forces gravitacionals com les elèctriques disminueixen amb el quadrat de la distància entre els objectes i ambdues forces actuen al llarg d'una línia entre ells. En la llei de Coulomb, però, la magnitud i el signe de la força elèctrica són determinats per la càrrega elèctrica, més que per la massa, d’un objecte. Així, la càrrega determina com l’electromagnetisme influeix en el moviment d’objectes carregats. El càrrec és una propietat bàsica de la matèria. Cada component de la matèria té una càrrega elèctrica amb un valor que pot ser positiu, negatiu o zero. Per exemple, els electrons es carreguen negativament i els nuclis atòmics es carreguen positivament. La majoria de les matèries massives tenen la mateixa quantitat de càrrega positiva i negativa i, per tant, de càrrega neta zero.

Segons Coulomb, la força elèctrica de les càrregues en repòs té les següents propietats:

1. Igual que els càrrecs es repel·len; a diferència dels càrrecs atreuen. Així, dues càrregues negatives es rebutgen mútuament, mentre que una càrrega positiva atrau una càrrega negativa.

2. L’atracció o repulsió actua al llarg de la línia entre ambdues càrregues.

3. La mida de la força varia inversament com el quadrat de la distància entre les dues càrregues. Per tant, si es duplica la distància entre les dues càrregues, l’atracció o repulsió es fa més feble, disminuint fins a un quart del valor original. Si les càrregues s’acosten deu vegades, la mida de la força augmenta en un factor de 100.

4. La mida de la força és proporcional al valor de cada càrrega. La unitat utilitzada per mesurar la càrrega és la coulomb (C). Si hi hagués dues càrregues positives, una de 0,1 coulomb i la segona de 0,2 coulomb, es repel·lirien amb una força que depèn del producte 0,2 × 0,1. Així, si cadascun dels càrrecs es reduís a la meitat, la repulsió es reduiria a la quarta part del seu valor anterior.