la forza di Coulomb
Nel 1785, servendosi di una bilancia a torsione, Coulomb dedusse sperimentalmente una legge, nota come legge di Coulomb, secondo la quale la forza F che si esercita tra due cariche elettriche puntiformi q1 e q2, poste nel vuoto a distanza d l'una dall'altra, è direttamente proporzionale al prodotto delle due cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza, dove k è un fattore di proporzionalità che viene detto costante di Coulomb (pari a 9.109 Nm2/C2).
La legge di Coulomb indica anche se la forza esercitata tra i due corpi carichi è attrattiva o repulsiva: se le due cariche hanno lo stesso segno, il loro prodotto sarà positivo e la forza che si esercita tra loro avrà segno positivo, quindi sarà repulsiva. Se le cariche hanno segni opposti, il loro prodotto è negativo e la forza che si esercita tra loro ha segno negativo, quindi è attrattiva
Se le cariche sono nel vuoto, la legge si scrive nella forma: F=k*(q1 q2/ r2);
se le cariche elettriche si trovano in un mezzo dielettrico la legge di Coulomb si scrive nella forma F=(k/εr)*(q1 q2/ r2) ove εr si chiama costante dielettrica relativa del mezzo.
Ciò è dovuto alla polarizzazione dei materiali isolanti
( Negli isolanti non esistono elettroni di conduzione; e quindi la presenza di un corpo elettrizzato non produce movimento di cariche ma determina la polarizzazione e l’orientazione dei dipoli elettrici. )
La legge di Coulomb, relativa all'interazione elettrostatica, ha la medesima struttura della legge di gravitazione universale: entrambe le forze sono direttamente proporzionali al prodotto delle proprietà dei due corpi (la massa nel caso della forza gravitazionale, la carica elettrica nel caso della forza elettrostatica) e inversamente proporzionali al quadrato della loro distanza. a differenza di quella elettrica, è sempre e solo attrattiva. Inoltre la forza elettrica è molto più intensa di quella gravitazionale (la forza elettrica
Vale infine un’altraproprietà fondamentale dell’interazione elettrica, che si chiama principio di sovrapposizione.
Se abbiamo tre o più cariche puntiformi, vincolate in certe posizioni, la presenza di q accanto a q1 e q2 permette di utilizzare la legge di Coulomb nella stessa forma? Oppure, per dirla diversamente, in che modo q modifica la forza che le altre due si scambiano quando essa non c’è?
L’esperienza mostra che vale il
PRINCIPIO DI SOVRAPPOSIZIONE: IN UN INSIEME DI TRE O PIÙ CARICHE PUNTIFORMI, LA FORZA CON LA QUALE INTERAGISCONO DUE QUALUNQUE DI LORO PUÒ ESSERE CALCOLATA COME SE LE ALTRE NON CI FOSSERO, E LA
FORZA RISULTANTE SU UNA QUALUNQUE DI ESSE È LA SOMMA VETTORIALE DI TUTTE LE FORZE CALCOLATE IN QUESTO MODO.
costante dielettrica relativa
Ecco qui di lato i valori della costante dielettrica relativa ad alcuni materiali.
