La Legge di Coulomb e le Cariche Elettriche
La legge di Coulomb descrive l'interazione tra cariche elettriche nel vuoto attraverso una formula matematica precisa. La forza elettrostatica tra due cariche è direttamente proporzionale al prodotto delle cariche e inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza. Nel vuoto, questa relazione è espressa dalla costante Ko che vale 9×10⁹ N·m²/C².
Definizione: La carica elementare dell'elettrone e è la più piccola carica elettrica esistente in natura, pari a 1,6×10⁻¹⁹ Coulomb. Per ottenere una carica di 1 Coulomb servono più di 6 miliardi di miliardi di elettroni.
Quando ci spostiamo dal vuoto a un mezzo materiale, come acqua o vetro, dobbiamo considerare la costante dielettrica relativa εr. Questa grandezza adimensionale modifica l'intensità della forza elettrostatica nel mezzo. La formula diventa:
F = 1/4πεοεr × Q1Q2/r2
Esempio: In un mezzo materiale, la forza elettrostatica è sempre minore rispetto al vuoto, poiché εr è sempre maggiore di 1. Più il materiale è isolante, maggiore sarà la riduzione della forza.
La legge di Coulomb presenta interessanti analogie con la legge di gravitazione universale di Newton, ma anche importanti differenze. Entrambe le forze agiscono a distanza e seguono la legge dell'inverso del quadrato, ma mentre la forza gravitazionale è sempre attrattiva, quella elettrostatica può essere sia attrattiva che repulsiva.