Como calcular a força elétrica de uma carga?

Quando falamos de força elétrica, já temos a noção de que duas cargas elétricas exercem forças entre si, ora sendo uma força de atração (cargas de sinais diferentes) e ora sendo uma força de repulsão (cargas de sinais iguais). Também podemos dizer que a intensidade da força entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos valores das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

O experimento, que utiliza materiais de baixo custo, tem por objetivo básico medir a força elétrica de repulsão entre cargas de mesmo sinal. O experimento pode ser realizado em sala de aula com a participação em grupo dos alunos.

Material utilizado

Duas bolinhas de isopor pequena
Papel alumínio
Linha e agulha de costura
Fita adesiva
Varinha de madeira
Régua de plástico
Tecido de lã ou papel-manteiga

Montagem do experimento

Amarre nas duas bolinhas de isopor um pedaço de linha de no máximo 30 cm de comprimento. Utilizando a fita adesiva, prenda a ponta da linha na bolinha de isopor e em seguida cubra-a com o papel alumínio. Amarre a outra extremidade da linha na varinha de madeira de modo que fique como na figura abaixo:

Como calcular a força elétrica de uma carga?

Bolinhas de isopor não eletrizadas

É importante cobrir toda a superfície das bolinhas com papel alumínio, pois ele é condutor, e assim teremos uma superfície esférica condutora na qual as cargas se distribuirão uniformemente.

Após pendurar as duas bolinhas de modo que elas fiquem encostadas uma na outra, carregue a régua e encoste-a nas bolinhas. Observe que as bolinhas se afastam. Se necessário, repita o processo de carregar a régua e encostá-la nas bolinhas até que elas se afastem como na ilustração abaixo.

Como calcular a força elétrica de uma carga?

Bolinhas eletricamente carregadas com cargas de mesmo sinal

Você pode medir a intensidade da força elétrica que age entre as bolinhas, se medir a distância entre elas após serem carregadas. Para fazer isso você pode usar uma régua (descarregada) e medir a distância entre as duas linhas antes e depois de carregar as bolinhas. Tome cuidado para não tocar com a régua nos fio e nem nas bolinhas.

É possível calcular a força elétrica a partir dessa medida, lembrando que esse sistema está em equilíbrio mecânico. Agora façamos o diagrama de corpo livre para uma das bolinhas, levando em conta as forças T (tração na corda), Fe (força elétrica) e o peso P da bolinha. Na figura abaixo, mostramos o esquema de forças:

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Como calcular a força elétrica de uma carga?

Esquema das forças que atuam sobre uma das bolas.

O ângulo ? pode ser calculado a partir da distância x entre as bolinhas, o comprimento L dos fios, e a definição de tangente: tg = x/2L.
Escrevendo as equações para os componentes x e y das forças, obtemos o seguinte:

Como calcular a força elétrica de uma carga?

Fazendo a junção dessas duas equações, temos:

Como calcular a força elétrica de uma carga?

Se tivermos o valor da massa m da bolinha de isopor, podemos fazer o cálculo da força elétrica Fe. A quantidade de cargas que essa bolinha possui pode ser obtida se supusermos que a carga foi repartida igualmente entre as bolinhas.

Como conhecemos o valor de Fe e da distância entre as bolinhas, e sabemos que essa força é a força de repulsão entre elas, dada por

Como calcular a força elétrica de uma carga?

podemos calcular o valor de Q2 (Q1=Q2=Q). Extraindo a raiz quadrada, encontramos o valor da carga em coulombs. Com esse valor, você pode calcular o número de elétrons que é necessário remover da bolinha, para que ela adquira esta carga.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

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Como calcular a força de uma carga?

A força elétrica que uma carga exerce sobre outra carga é proporcional ao produto do módulo de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

Como calcular a força elétrica?

A repulsão elétrica ocorre quando cargas de mesmo sinal são aproximadas, já que a força repulsiva atua sobre elas. Para calcular a força elétrica os sinais das cargas elétricas não são levados em consideração, apenas seus valores..
Q1 = 2,0 x 10-6 C..
Q2 = 8,0 x 10-6 C..
Q3 = – 3,0 x 10-6 C..
K0 = 9 . 109 N.m2/C..

Como calcular a força na Lei de Coulomb?

A lei de Coulomb é a lei da Física que nos permite calcular a força de interação entre cargas elétricas. De acordo com essa lei, a força elétrica é proporcional ao produto do módulo de duas cargas elétricas, bem como inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

O que e força elétrica Lei de Coulomb?

A lei de Coulomb é uma importante lei da Física que estabelece que a força eletrostática entre duas cargas elétricas é proporcional ao módulo das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.