La legge di Coulomb in fisica descrive l’interazione di due particelle cariche. Afferma che la forza tra le particelle dipende dalla dimensione delle singole cariche e dal quadrato della distanza tra loro. Esistono due forme della legge, note come forma scalare e forma vettoriale, a seconda che sia richiesta solo la grandezza della forza o sia la grandezza che la direzione della forza.
La legge di Coulomb è una delle equazioni più famose dell’elettrostatica, che è lo studio di come le particelle cariche elettricamente interagiscono tra loro. È stato originariamente scoperto da Charles Augustin de Coulomb, uno scienziato francese, nel 1783. Senza questa scoperta, la comprensione scientifica dei campi elettrici e magnetici sarebbe stata molto più difficile.
La forma base della legge di Coulomb, a parole, afferma che la forza tra due particelle con carica elettrica è proporzionale alla moltiplicazione delle due cariche divisa per il quadrato della distanza. Ciò significa che le particelle con una carica maggiore esercitano una forza maggiore l’una sull’altra rispetto a quelle con una carica più debole. È importante notare che, per trovare il valore assoluto della forza tra le particelle, è necessaria una costante nota come “costante di Coulomb”.
Nella legge di Coulomb, la forza è inversamente proporzionale alla distanza al quadrato piuttosto che solo alla distanza stessa. Se una quantità è inversamente proporzionale a un’altra, significa che la dimensione di una diminuisce all’aumentare dell’altra. Ciò significa che, se la distanza tra due particelle raddoppia, la forza tra loro è quattro volte più piccola anziché solo due volte. Il motivo è che il campo elettrico di una particella si diffonde a forma di sfera, il che significa che più si è lontani dalla particella, più la forza è diluita.
Un altro fattore importante da considerare nella legge di Coulomb è che se viene utilizzato nella sua forma vettoriale, il che significa che sono incluse sia la dimensione della forza che la direzione, può essere utilizzato con particelle sia positive che negative. Il risultato è che due cariche dello stesso tipo si respingono, mentre quelle di tipo opposto si attraggono. I fisici di solito usano la forma vettoriale della legge di Coulomb nei calcoli, perché fornisce maggiori informazioni sulla forza su ciascuna particella.
Un aspetto utile della legge di Coulomb è che può essere facilmente applicata a più di due particelle. Questa è nota come legge di sovrapposizione, che afferma che la forza totale su una particella è la somma delle forze individuali. Per sommare le forze in questo modo è necessaria la forma vettoriale della legge di Coulomb.