O Século XVIII se destaca por uma busca incessante por
resultados em fenômenos eletrostáticos, tendo os primeiros experimentos
resultados somente qualitativos como foi o trabalho de Du Fay. Os físicos
encontraram muitas dificuldades na busca por resultados quantitativos
envolvendo as grandezas nos fenômenos elétricos. A hipótese de que a força
elétrica poderia variar com o quadrado da distância era cogitada no meio científico
do final do século, mas havia a necessidade de um experimento com medidas
criteriosas para verificar se hipótese era verdadeira.
O Físico Francês Charles Augustin de Coulomb ao retornar à
França em 1776, depois de nove anos como engenheiro do exército francês em
serviço nas Canarias, publica diversos trabalhos científicos. O seu trabalho
que hoje conhecemos como Lei de Coulomb, foi resultado de um concurso realizado
pela Academia de Ciências, sobre fabricação de agulhas imantadas.
Coulomb empregou a balança de torção para testar a hipótese
de existência de uma força elétrica de repulsão para carga elementar, análogo a
força gravitacional de atração de Newton.
A balança de torção é um aparelho feito com uma proteção de
vidro, buscando dessa forma evitar interferências externas. Possui no seu
interior duas esferas metálicas afastadas por eixo que estão ligados ao fio de
torção, e uma outra esfera que pode ser controlada externamente. Além disso, há
uma fita graduada onde pode ser observado o deslocamento da esfera
Uma esfera condutora de carga é inserida no interior do
aparelho e toca em duas outras, sendo uma fixa e outra móvel, que ficam
eletrizadas e se repelem. A esfera móvel ao se afastar da fixa provoca uma
torção no fio de suspensão e depois de algumas oscilações assume uma posição de
equilíbrio. A força de torção é diretamente proporcional ao ângulo de torção do
fio. A distância entre as esferas pelo arco correspondente ao ângulo lido na
escala graduada, permite obter uma primeira relação entre o módulo da força
eletrostática e a distância entre os centros das esferas. Torcendo-se o fio de
suspensão por meio de um botão de ajuste micrométrico da balança produz-se um
aumento na força de torção provocando uma nova posição de equilíbrio e assim
obter uma segunda relação levando-se em conta que o ângulo de torção total é o
resultado da soma do ângulo de torção do micrômetro com aquele correspondente à
separação entre as duas esferas. Dessa forma, ele concluiu que, se forem
colocadas duas esferas com cargas separadas por uma distância, estas podem se
atrair ou repelir conforme os sinais desta carga, como já determinado na Lei de
Du Fay, tendo estas forças a mesma intensidade e mesma direção, porém no
sentido contrário, sendo a força inversamente proporcional ao quadrado da
distância entre as esferas com cargas, sendo a equação expressa da seguinte
forma:
