A Eletricidade e a Lei de Coulomb: Física no Enem

Os opostos se atraem nas cargas elétricas. Veja porque positivo e negativo se atraem. Mas, negativo repete negativo; e positivo repele positivo. Confira a Eletricidade e a Lei de Coulomb

Eletricidade e a Lei de Coulomb: Você já deve ter ouvido várias vezes a frase “os opostos se atraem”. Esta é uma frase costumeiramente utilizada em nossa cultura para dizer que pessoas que são diferentes em alguns aspectos gostam uma das outras. Será essa afirmação verdadeira?

Contra os ditados populares é melhor você tirar as suas próprias conclusões, mas, na física, temos uma afirmação parecida e você poderá conferir sua veracidade neste post. Revise as leis da eletricidade para arrebentar nas questões de física do Enem e dos vestibulares!

Charles François de Cisternay du Fay, químico francês, em 1785 foi quem primeiro denominou a atração e repulsão entre cargas elétricas com a celebre frase: “Cargas de mesmo nome se repelem, enquanto cargas de nomes opostos se atraem”

Du Fay não sabia ainda da existência de carga negativa ou positiva, mesmo fazendo tal afirmação. Porém, ao realizar experimentos com um dispositivo chamado balança de torção, em 1783, foi  Du Fay quem estabeleceu os fundamentos uma lei para esta suposta atração e repulsão que surgiria dois anos depois: A  Eletricidade e a Lei de Coulomb.

A imagem abaixo é do museu de ciência da Universidade do Porto e é de uma balança de torção.1 Neste experimento duas pequenas esferas eletrizadas interagem mostrando um ângulo de torção.

A balança de torção é constituída de uma barra com duas cargas, uma em cada extremidade e uma barra fixa carregada com duas cargas iguais a da primeira barra. Assim era possível medir o ângulo rotacionado pelas barras horizontais.

Coulomb conseguiu calcular uma determinada constante eletrostática através do experimento e estabelecer a proporcionalidade entre carga, distância e força elétrica.

Ao analisar os resultados obtidos, Coulomb averiguou que as forças eram diretamente proporcionais aos módulos das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

A equação da eletricidade e a Lei de Coulomb

2

Assim podemos entender a frase de Du Fay de uma maneira mais completa pois se duas cargas Q e q separadas por uma distância d forem iguais, ou seja, se tiverem sinais iguais, estas vão se repelir e se forem diferentes, cargas com sinais diferentes, vão se atrair.3Observe agora com calma a imagem acima, para entender e memorizar os processos de atração e de repulsão das cargas elétricas. É o fundamento da Eletricidade e a Lei de Coulomb.

Saiba mais sobre o experimento no vídeo do canal Física em Cena no YouTube:

4

Exercícios sobre a Eletricidade e a Lei de Coulomb

5

6

3. (UDESC) Uma das principais contribuições para os estudos sobre eletricidade foi a da definição precisa da natureza da força elétrica realizada, principalmente, pelos trabalhos de Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). Coulomb realizou diversos experimentos para determinar a força elétrica existente entre objetos carregados, resumindo suas conclusões em uma relação que conhecemos atualmente como Lei de Coulomb.

Considerando a Lei de Coulomb, assinale a alternativa correta.

a) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e ao quadrado da distância entre estes corpos.

b) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é inversamente proporcional ao produto das cargas e diretamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos.

c) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre estes corpos.

d) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional a distância entre estes corpos.

e) A força elétrica entre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional a distância entre estes corpos e inversamente proporcional ao produto das cargas.

4. (CESGRANRIO) Dois pequenos corpos eletricamente carregados são lentamente afastados um do outro. A intensidade da força de interação (F) varia com a distância (d) entre eles, segundo o gráfico:

7

5. (UEL) A força de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes, que estão a 20 cm uma da outra, é 0,030 N. Esta força aumentará para 0,060 N se a distância entre as cargas for alterada para

a) 5,0 cm

b) 10 cm

c) 14 cm

d) 28 cm

e) 40 cm

Gabarito das questões sobre a Eletricidade e a Lei de Coulomb

1. [A] 2. [B] 3. [C] 4. [C] 5. [C]

Os textos e exemplos acima foram preparados pelo professor John Rodnei para o Blog do Enem. John é graduando em Física pela Universidade Federal de Santa Catarina. Dá aulas de Ciências e Física em escolas e cursos pré-vestibulares da Grande Florianópolis desde 2012. Facebook: https://www.facebook.com/john.rodnei/