La legge di Coulomb definisce le forze tra due cariche
Immaginiamo due punti carichi elettricamente, da cosa dipende l’intensità delle forze tra questi due punti. L’intensità della forza tra le due cariche dipende direttamente dal prodotto delle cariche, ed inversamente al quadrato delle loro distanze. E’ una formula che ricorda molto la legge di gravità di Newton.
K è la costante di proporzionalità di Coulomb.
La forza sui due punti è esercitata lungo una linea che li congiunge: se le cariche sono uguali si allontaneranno, ma se diverse si avvicineranno.
L’incontro fra due cariche elettriche
Immaginiamo di avere in un punto un elettrone e nell’altro un protone.
L’elettrone ha carica negativa, mentre il protone ha carica positiva.
I due hanno cariche diverse, quindi si avvicineranno, ma dove si incontreranno?
Avendo carica con la medesima intensità e con segno opposto, ci immagineremmo che i due si incontrino a metà strada, ma non è così.
L’elettrone e il protone si incontreranno in prossimità del luogo in cui si trova il protone, perché?
Perché il protone ha una massa duemila volte maggiore la massa dell’elettrone, l’accelerazione del protone è 2000 volte minore di quella dell’elettrone, l’elettrone scatterà molto più rapidamente incontro al suo protone, il protone non avrà avuto il tempo a fare il primo passo, che l’elettrone sarà già lì.
Le forze si sovrappongono
Se abbiamo due o più particelle cariche, la forza elettrica è data dalla somma vettoriale di tutte le forze. Immaginiamo 4 cariche elettriche: q1, q2, q3 e q4. Le cariche elettriche q2, q3 e q4 esercitano le loro forze sulla carica q1. Quale sarà la forza F1 risultante? La forza F1 risultante è la somma vettoriale delle altre tre forze.
Analogie Coulomb e Newton
Esistono analogie tra la legge di Coulomb e la legge della gravitazione di Newton, infatti due cariche o due corpi celesti si attraggono con una forza data dal prodotto delle due masse e questa forza diminuisce sempre più quanto le due masse si allontanano fra loro. Abbiamo parlato dei corpi celesti per chiarezza, ma la gravitazione è il fenomeno normale di qualsiasi oggetto, di qualsiasi corpo che ha una certa massa.
Differenze Coulomb e Newton
Nella gravitazione c’è sempre attrazione, non c’è mai repulsione, invece le cariche elettriche si attraggono o sì allontanano in virtù del segno della loro carica. Inoltre nella gravitazione la massa è un aspetto fondamentale, invece per le cariche elettriche è la massa quasi irrilevante.
Paragone tra forza elettrica e forza gravitazionale
La forza elettromagnetica è immensamente più grande della forza gravitazionale: 2,26 x 10^39 più grande, in fin dei conti la forza gravitazionale è a livello atomico praticamente nulla.