Sơ đồ mô tả cơ chế cơ bản của định luật Coulomb; cùng điện tích thì đẩy nhau và khác điện tích thì hút lẫn nhau.Cân xoắn Coulomb

Định luật Coulomb (trong một số tài liệu viết kiểu phiên âm là "Định luật Cu-lông") phát biểu rằng: lực tương tác giữa hai điện tích điểm có phương nằm trên một đường thẳng nối hai điện tích điểm, có chiều là chiều của lực hút nếu hai điện tích điểm khác dấu và đẩy nếu hai điện tích điểm cùng dấu, có độ lớn tỉ lệ thuận với tích các điện tích và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng.

Độ lớn của lực được tính theo công thức:

F = k | q 1 | | q 2 | r 2 {\displaystyle F=k{\frac {\left|q_{1}\right|\left|q_{2}\right|}{r^{2}}}}

với:

• F là độ lớn của lực Coulomb, đo bằng N trong SI
• q1 là điện tích của điện tích điểm thứ nhất, đo bằng C trong SI
• q2 là điện tích của điện tích điểm thứ hai, đo bằng C trong SI
• r là khoảng cách giữa hai điện tích điểm, đo bằng m trong SI
• k là hằng số vật lý (còn gọi là hằng số lực Coulomb) thường được biểu diễn là 1 4 π ϵ 0 {\displaystyle {\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}} với ϵ 0   {\displaystyle \epsilon _{0}\ } là hằng số điện. Giá trị các hằng số này là:
  • k ≈ 8 987 742 438 F−1·m (hay C−2·N·m2)
  • ϵ 0   {\displaystyle \epsilon _{0}\ } ≈ 8.854 × 10−12 F·m−1 (hay C2·N−1·m−2)

Công thức trên cũng có thể được viết ở dạng véc-tơ

F = 1 4 π ϵ 0 q 1 q 2 r | r | 3 {\displaystyle \mathbf {F} ={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{\frac {q_{1}q_{2}\mathbf {r} }{\left|\mathbf {r} \right|^{3}}}}

với:

• F {\displaystyle \mathbf {F} } là véc-tơ lực
• r {\displaystyle \mathbf {r} } là véc-tơ nối hai điện tích điểm được tính theo:

r = r 1 − r 2 {\displaystyle \mathbf {r} =\mathbf {r_{1}} -\mathbf {r_{2}} }

ở đây: r 1   {\displaystyle \mathbf {r_{1}} \ } và r 2   {\displaystyle \mathbf {r_{2}} \ } là các véc-tơ vị trí của các điện tích điểm.

Định luật Coulomb là một trong các định luật vật lý thể hiện lực giảm theo bình phương khoảng cách, giống định luật hấp dẫn Newton. Hằng số lực Coulomb lớn hơn nhiều lần hằng số hấp dẫn (G) trong SI nên lực Coulomb có độ lớn gấp nhiều lần độ lớn lực hấp dẫn.

Định luật Coulomb chỉ đúng khi lực Coulomb được quan sát trong hệ quy chiếu trong đó các điện tích điểm đứng yên. Khi các điện tích chuyển động, các điện tích gây ra dòng điện, tạo nên từ trường theo định luật Ampere, và tương tác với nhau theo lực Lorentz. Tương tác lúc này có thể coi là tương tác trong điện trường tương đối tính như miêu tả bởi thuyết tương đối của Albert Einstein.