A capacidade de uma carga criar forças elétricas foi descoberta e estudada pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) no final do século XVIII.

Por volta de 1780, Coulomb criou a balança de torção e com esse instrumento demonstrou experimentalmente que a intensidade da força elétrica é diretamente proporcional ao valor das cargas elétricas que interagem e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
 fórmula matemática, também chamada de Lei de Coulomb, que expressa a intensidade da força elétrica é:

f=k0.q1.q2/d2

No Sistema Internacional de unidades (SI), a intensidade da força elétrica (F) é expressa em newton (N).

Os termos q₁ e q₂ da fórmula correspondem aos valores absolutos das cargas elétricas, cuja unidade no SI é coulomb (C), e a distância que separa as duas cargas (r) é representada em metros (m).

A constante de proporcionalidade (K) depende do meio que as cargas estão inseridas, por exemplo, no vácuo esse termo recebe o nome de constante eletrostática (K₀) e seu valor é 9.10⁹ N.m²/C².

Onde:
F = Força elétrica (N)
K = Constante eletrostática (N.m²/C²)
Q = Carga elétrica (C)
d = distância (m)
OBS: Equilíbrio é a situação de igualdade entre as forças atuantes no corpo.

Podemos concluir que Coulomb formulou:

 
E = K0.Q/ d²

Legenda:
E – campo elétrico [N/C ou V/m]
Q – carga geradora do campo elétrico [C]
k₀ – constante eletrostática do vácuo [8,99.10⁹ N.m²/C²]
d – distância do ponto até a carga geradora
partir da razão entre a força elétrica e carga de prova é possível calcular a intensidade do campo elétrico: 

E = F/q


Linhas de força

As linhas de força, também chamadas de linhas de fluxo, são formas gráficas de visualização do campo elétrico. Essas linhas possuem orientações tangentes que apontam a direção e o sentido do campo. Quanto mais próximo essas linhas do campo, maior a intensidade, bem como mais distantes, menor a intensidade. 

Sobre essas linhas ainda é possível afirmar que:

• Próximo de uma carga pontual positiva saem linhas de todas as direções e perto de uma carga negativa entram linhas em todas as direções; 

• Duas linhas de campo não podem se cruzar. Caso isso acontecesse, no ponto cruzamento haveriam duas direções diferentes, o que é impossível.

E: campo elétrico [N/C ou V/m]

Q: carga geradora do campo elétrico, em Coulomb (C)

k0: constante eletrostática do vácuo (8,99.109 N.m²/C²)

d: distância do ponto até a carga geradora

E = F/q
Sendo,

E: campo elétrico

F: força elétrica

q: carga elétrica

F = K0. q1.q2/d²

Sendo, 

F: força eletrostática, em Newtons (N)

K: constante eletrostática no vácuo (9 x 109 Nm² /C²)

q1 e q2: cargas elétricas, em Coulombs (C)

d: distância entre as cargas, em metros (m)

(dados: Q = -4 pC e ko = 9.10⁹ unidades SI).

a) 0,02 m 

b) 0,2 m 

c) 0,4 m 

d) 0,6 m 

e) 0,002 m

Quando o campo elétrico é criado em uma carga positiva ele, por convenção, terá um sentido de afastamento.

Sendo uma grandeza escalar, necessita apenas, para ficar totalmente definida, da intensidade e de uma unidade de medida. Portanto, não requer nem direção, nem sentido.
Fórmula

O potencial de um ponto pertencente a um campo eletrico é encontrado dividindo-se o trabalho pelo valor da carga. Esse valor é sempre medido em relação a um ponto de referência.

Ao se definir um ponto de referência, convenciona-se que o potencial neste ponto é nulo.

Assim, a fórmula para o cálculo do potencial elétrico é dado por:


V_A=T_AB/q

Onde:

V_A: Potencial elétrico do ponto A (V)
T_AB: Trabalho da força elétrica ao deslocar a carga do ponto A ao ponto B (J)
q: Carga elétrica (C)

No Sistema Internacional de Unidade (SI) o potencial elétrico é medido em Volts (Joule/Coulomb) em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), criador da pilha elétrica.
A  diferença de potencial(ddp), também chamada de tensão elétrica ou voltagem, é uma importante grandeza no estudo dos fenômenos elétricos.

No cotidiano, usa-se mais o conceito de diferença de potencial do que o de potencial elétrico de um ponto. Por exemplo, nos aparelhos elétricos, normalmente aparece a indicação da sua voltagem.
Quando dizemos que existe uma alta voltagem entre dois pontos, significa que a carga recebe uma grande quantidade de energia no seu deslocamento.

A diferença de potencial é indicada por:

U = V_A - V_B

U: diferença de potencial (V)
V_A: potencial elétrico em um ponto A (V)
V_B: potencial elétrico em um ponto B (V)

Dado: 1 μC = 1 x 10 ^{– 6} C; 1 cm = 1 x 10 ^{– 2} m; K = 9,0 x 10 ⁹ N.m².C ^{– 2}

a) 2,5 J

b) 1,6 J

c) 3,6 J

d) 5,0 J

e) 8,0 J.

A partir da definição de energia potencial elétrica, teremos:

Os capacitores levam um pequeno tempo para serem carregados completamente, entretanto, sua descarga geralmente é rápida. Por isso, os capacitores são largamente usados em dispositivos eletrônicos que demandam grandes intensidades de corrente elétrica, como aparelhos de som de alta potência.

Além de sua função mais fundamental, os capacitores podem ser usados para implementar temporizadores, retificadores de corrente elétrica, filtros de linha, estabilizadores etc.

Tipos de capacitores

Os capacitores podem diferir em seu formato bem como em seu dielétrico. O meio que é inserido entre as placas de um capacitor interfere diretamente em sua capacidade de armazenar cargas elétricas. Meios que apresentam altas constantes electrostática, ou seja, altamente resistivos, são os preferidos para a implementação dos capacitores.

Confira alguns tipos de capacitores:

A propriedade que mede a eficiência de um capacitor em armazenar cargas é a capacitância. A capacitância é uma grandeza física medida em unidades de Coulomb por Volt (C/U), mais conhecida como Farad (F), em homenagem ao físico inglês Michael Faraday (1791-1867). Dizemos que 1 Farad é equivalente a 1 Coulomb por Volt. A fórmula utilizada para calcular a capacitância é esta, confira:

C=Q/U

C — capacitância (F)
Q — carga elétrica (C)
U — tensão elétrica (V)

Do ponto de vista prático, a capacitância indica qual é a quantidade de cargas que um capacitor consegue “segurar” para uma determinada diferença de potencial.

A capacitância também depende de fatores geométricos, isto é, da distância entre as placas do capacitor e também da área dessas placas. Por isso, para o caso dos capacitores de placas paralelas, podemos determinar sua capacitância por meio da seguinte equação:

C=ε₀A/d

ε₀ — permissividade dielétrica do vácuo (F/m)
A — área das placas (m²)
d — distância entre as placas (m)

a) a capacitância é diretamente proporcional à área dos capacitores

b) a capacitância é inversamente proporcional à distância entre os capacitores

c) a permissividade elétrica é uma característica que depende do material inserido entre as placas do capacitor

d) quanto maior for a capacitância de um capacitor, menos carga ele pode armazenar para uma determinada tensão elétrica

e) quanto menor for a capacitância de um capacitor, menos carga ele pode armazenar para uma determinada tensão elétrica

Letra C

Da relação acima, nota-se que a capacitância (C) é diretamente proporcional à área e à permissividade elétrica do meio inserido entre suas placas e inversamente proporcional à distância entre as placas (d).

No entanto, quanto maior for a capacitância do dispositivo, mais carga ele conseguirá armazenar para uma mesma tensão elétrica. Portanto, a alternativa falsa é a letra c.

A capacitância dos capacitores de placas paralelas é dada pela equação abaixo: