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Legge di Coulomb

Carica puntiforme​

Gli esperimenti di Coulomb stabilirono le proprietà della forza elettrica (o forza elettrostatica) che si esercita fra due particelle cariche a riposo.

Si utilizza il termine carica puntiforme per indicare una carica su un punto che non ha dimensioni.

L'elettrone può essere considerato una carica puntiforme.

Legge di Coulomb​

La legge di Coulomb consente di calcolare la forza elettrica tra due cariche puntiformi:

Fe=ke∗∣q1∣∗∣q2∣r2F_e = k_e * \frac{|q_1| * |q_2|}{r^2}

dove kek_e è una costante chiamata costante di Coulomb.

Il valore della costante di Coulomb è ke=14πϵ0k_e = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}.

La costante ϵ0\epsilon_0 viene definita come permittività del vuoto.

La più piccola unità di carica è la carica dell'elettrone.

Uso della legge di Coulomb​

Usando la legge di Coulomb, ci si deve ricordare che la forza è una quantità vettoriale.

La forza elettrica esercitata da una carica q1q_1 su un'altra carica q2q_2 si può esprimere in forma vettoriale come:

F12⃗=ke∗q1∗q2r2∗r12^\vec{F_{12}} = k_e * \frac{q_1 * q_2}{r^2} * \hat{r_{12}}

dove r^12\hat{r}_{12} è il versore diretto da q1q_1 a q2q_2.

La forza esercitata da q2q_2 verso q1q_1 ha la stessa direzione e modulo, ma verso opposto.

F21⃗=−F12⃗\vec{F_{21}} = - \vec{F_{12}}

Segni delle cariche​

Se q1q_1 e q2q_2 hanno lo stesso segno, il prodotto è positivo.

Se q1q_1 e q2q_2 hanno segno opposto, il prodotto è negativo.

I prodotti indicano:

  • negativo, le forze si attraggono
  • positivo, le forze si respingono

Forza risultante​

Quando sono presenti più di due cariche, la forza risultante su ciascuna di esse è uguale alla somma vettoriale delle forze dovute alle altre singole cariche.

Per esempio, se abbiamo 4 cariche la forza risultante sulla particella 1 sarà data da:

F1⃗=F21⃗+F31⃗+F41⃗\vec{F_1} = \vec{F_{21}} + \vec{F_{31}} + \vec{F_{41}}