Calculadora da lei de Coulomb

A lei de Coulomb descreve a interação eletrostática entre duas cargas puntiformes ideais. O módulo da força é proporcional ao produto dos módulos das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. No vácuo, a constante de proporcionalidade é aproximadamente 8.98755 vezes 10 elevado à nona potência, em newtons vezes metros quadrados por coulomb ao quadrado. Esta calculadora converte as unidades de carga e distância selecionadas para coulombs e metros antes de aplicar a equação. Os sinais das cargas determinam o sentido da força. Cargas de mesmo sinal se repelem, enquanto cargas de sinais opostos se atraem. A calculadora apresenta a força como um módulo positivo e indica o tipo de interação separadamente. Isso evita confundir um resultado algébrico negativo com um módulo de força negativo. Em um cálculo vetorial completo, a força atua ao longo da reta que une as cargas, com o sentido definido por um sistema de coordenadas. A distância tem uma forte influência segundo uma relação de inverso do quadrado. Dobrar a separação reduz a força a um quarto; reduzir a separação à metade quadruplica a força. A dependência em relação à carga é linear, portanto dobrar uma das cargas dobra a força. Essas relações ajudam a explicar a intensidade das interações microscópicas e o rápido enfraquecimento dos efeitos eletrostáticos com a distância. A distância informada deve representar a separação entre os centros de cargas que possam ser consideradas puntiformes. Um meio material reduz a interação ideal do vácuo de acordo com sua constante dielétrica relativa. Para o ar, costuma-se usar o valor aproximado de um, enquanto para a água em condições usuais o valor é próximo de oitenta. A calculadora divide a força, o campo e a energia potencial pelo valor dielétrico relativo informado. A permissividade real varia com a temperatura, a frequência, a composição e as condições do campo, então use um valor adequado à aplicação. A intensidade do campo elétrico aqui é o módulo do campo produzido pela carga 1 na posição da carga 2. Ela equivale à constante de Coulomb multiplicada pelo valor absoluto da primeira carga, dividida pela constante dielétrica relativa e pelo quadrado da distância. A energia potencial é igual à constante multiplicada pelo produto das cargas com seus sinais, dividida pela constante dielétrica e pela distância. Ao contrário do módulo da força, a energia potencial é negativa para cargas opostas e positiva para cargas de mesmo sinal, usando a referência convencional de energia nula no infinito. O modelo de cargas puntiformes desconsidera o tamanho finito dos objetos, a distribuição de cargas, a geometria de polarização, os condutores próximos, a blindagem e os efeitos quânticos. Para várias cargas, calcule cada contribuição vetorial e aplique o princípio da superposição, em vez de inserir diretamente a carga escalar total. A ferramenta é adequada para exercícios de física e estimativas preliminares. Projetos de alta tensão, modelagem em nanoescala e problemas eletrostáticos críticos para a segurança exigem análise numérica que considere a geometria e propriedades verificadas dos materiais.