La forza elettrica è l'interazione di attrazione o repulsione generata tra due cariche a causa dell'esistenza di un campo elettrico intorno a loro.
La capacità di una carica di creare forze elettriche fu scoperta e studiata dal fisico francese Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) alla fine del XVIII secolo.
Intorno al 1780 Coulomb creò la bilancia di torsione e con questo strumento dimostrò sperimentalmente che l'intensità della forza è direttamente proporzionale al valore delle cariche elettriche che interagiscono ed inversamente proporzionale al quadrato della distanza che la separa.
Formula della forza elettrica
La formula matematica, detta anche Legge di Coulomb, che esprime l'intensità della forza elettrica è:
Nel Sistema Internazionale di Unità (SI), l'intensità della forza elettrica (F) è espressa in newton (N).
I termini che1 e cosa2 della formula corrispondono ai valori assoluti delle cariche elettriche, la cui unità SI è il coulomb (C), e la distanza che separa le due cariche (r) è rappresentata in metri (m).
La costante di proporzionalità (K) dipende dal mezzo in cui sono inserite le cariche, ad esempio nel vuoto questo termine è chiamato costante elettrostatica (K0) e il suo valore è 9.109 Nm2/Ç2.
Impara di più riguardoLegge di Coulomb.
A cosa serve la formula della forza elettrica e come calcolarla?
La formula creata da Coulomb viene utilizzata per descrivere l'intensità dell'interazione reciproca tra due cariche puntiformi. Queste cariche sono corpi elettrificati le cui dimensioni sono trascurabili rispetto alla distanza tra loro.
L'attrazione elettrica avviene tra cariche di segno opposto, perché la forza esistente è quella di attrazione. La repulsione elettrica si verifica quando vengono riunite cariche dello stesso segno, poiché la forza repulsiva agisce su di esse.
Per calcolare la forza elettrica i segnali di cariche elettriche non vengono presi in considerazione, solo i loro valori. Scopri come calcolare la forza elettrica con i seguenti esempi.
Esempio 1: Due particelle elettrificate, q1 = 3,0 x 10-6 C e q2 = 5,0 x 10-6 C, e di dimensioni trascurabili si trovano ad una distanza di 5 cm l'uno dall'altro. Determinare la forza della forza elettrica considerando che sono nel vuoto. Usa la costante elettrostatica K0 = 9. 109 Nm2/Ç2.
Soluzione: Per trovare la forza elettrica, i dati devono essere applicati nella formula con le stesse unità della costante elettrostatica.
Nota che la distanza è stata data in centimetri, ma la costante è metro, quindi il primo passo è trasformare l'unità di distanza.
Il prossimo passo è sostituire i valori nella formula e calcolare la forza elettrica.
Siamo giunti alla conclusione che l'intensità della forza elettrica che agisce sulle cariche è 54 N.
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Esempio 2: La distanza tra i punti A e B è 0,4 me i carichi Q si trovano alle estremità1 e Q2. Una terza carica, Q3, è stato inserito in un punto che dista 0,1 m da Q1.
Calcola la forza netta su Q3 sapendo ciò:
- Q1 = 2,0 x 10-6 Ç
- Q2 = 8,0 x 10-6 Ç
- Q3 = – 3.0 x 10-6 Ç
- K0 = 9. 109 Nm2/Ç2
Soluzione: Il primo passo per risolvere questo esempio è calcolare l'intensità della forza elettrica tra due cariche alla volta.
Iniziamo calcolando la forza di attrazione tra Q1 e Q3.
Calcoliamo ora la forza di attrazione tra Q3 e Q2.
Se la distanza totale tra la linea è 0.4m e Q3 è posizionato a 0,1 m da A, il che significa che la distanza tra Q3 e Q2 è 0,3 m.
Dai valori delle forze di attrazione tra i carichi, possiamo calcolare la forza risultante come segue:
Siamo giunti alla conclusione che la forza elettrica risultante che Q1 e Q2 esercitare su Q3 è 3 N.
Per continuare a testare le tue conoscenze, i seguenti elenchi ti aiuteranno:
- Legge di Coulomb - Esercizi
- Carica elettrica - Esercizi
- Elettrostatica - Esercizi
