HUKUM COULOMB

Kita sudah tahu, bahwa dua muatan yang sejenis akan tarik-menarik dan dua muatan yang tidak sejenis akan tolak-menolak. Ketika sudah kelas IX SMP, pengetahuan itu belum cukup. Kita juga harus tahu berapa besar gaya tarik-menariknya dan berapa gaya tolak-menolaknya. 

Charles Augustin de Coulomb, menemukan hubungan antara gaya listrik dengan besar muatan-muatan dan jarak antara kedua muatan tersebut. Hubungan ini disebut sebagai Hukum Coulomb.

“Besarnya gaya tarik-menarik dan tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan”.

Gaya tarik-menarik atau tolak menolak ini disebut dengan gaya Coulomb atau gaya listrik.

Sekarang mari kita kupas hukum Coulomb ini dengan seksama :

a. Besarnya gaya tarik menarik atau tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing

Contoh :

Dua muatan masing-masing + 2Q dan + Q terpisah sejauh d mengalami gaya listrik sebesar F. Berapa besar gayanya jika muatan masing-masing menjadi +3Q dan +4Q?

Penyelesaian

Dari soal di atas dapat dibuat diagram sebagai berikut.

Karena besarnya gaya Coulomb F sebanding dengan muatan-muatannya maka dapat dituliskan

Perhatikan diagram berikut.

Nampak bahwa, ketika muatan-muatannya menjadi lebih besar maka besar gaya Coulomb-nya juga lebih besar.

b. Besarnya gaya Coulomb berbanding terbalik kuadrat jarak kedua muatan

Ketika dua buah muatan terpisah makin jauh, tentunya pengaruh keduanya akan semakin kecil. Lebih kecilnya, bukan sekedar berbanding terbalik tetapi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya.

Contoh :

Dua muatan masing-masing +Q C dan +Q C terpisah sejauh d mengalami gaya Coulomb sebesar F. Berapa gaya tolak-menolaknya, ketika jarak muatan-muatannya menjadi 2d?

Penyelesaian

Besarnya gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan, sehingga besar gaya Couomb F’ nya menjadi :

Perhatikan diagram berikut

 

Jadi, ketika jarak kedua muatan menjadi 2 kali lebih besar, maka gaya Coulombnya ¼ kali gaya semula, ketika jaraknya menjadi 3 kali, maka gaya Coulombnya menjadi 1/9 kali gaya semula dan seterusnya.

Latihan :

1. Dua muatan masing-masing + 2Q dan + 3Q terpisah sejauh d mengalami gaya listrik sebesar F. Jika muatan masing-masing menjadi +6Q dan +4Q,

a. Gambarkan diagramnya?

b. Berapa gaya Coulombnya sekarang?

2. Dua muatan masing-masing +Q C dan +Q C terpisah sejauh d mengalami gaya Coulomb sebesar F. Ketika jarak kedua muatannya menjadi ½ d,

a. Gambarkan diagramnya?

b. Berapa gaya Coulombnya sekarang?

Rumus Hukum Coulomb

Dari bunyi hukum Coulomb, yaitu “besarnya gaya tarik-menarik dan tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan”, maka dapat dirumuskan :

F = besarnya gaya Coulomb (N)

Q_1,2 = muatan 1 dan 2 (C)

r = jarak kedua muatan (m)

k = 9.10⁹ N m²/C²

Contoh :

Dua buah muatan masing-masing + 2µ C dan + 3µ C, terpisah sejauh 2 cm. Jika k = 9.10⁹ N m²/C², berapa besar gaya tolak-menolaknya?

Penyelesaian

Diketahui :

k = = 9.10⁹ N m²/C²

Q₁ = + 2µ C = 2.10⁶ C

Q₂ = + 3µ C = 3.10⁶ C

r = 2 cm = 2.10^-2 m

Ditanya : F ?

Jawab :

=

=

= 13,5. 10^9-6-6-(-4)

= 13,5. 10¹

= 135 N

Latihan :

1. Dua buah muatan masing-masing + 2µ C dan + 6µ C, terpisah sejauh 3 cm. Jika k = 9.10⁹ N m²/C², berapa besar gaya tolak-menolaknya?

2. Dua buah muatan masing-masing + 4.10^-5 C dan + 8.10^-5 C, terpisah sejauh 4 cm. Jika k = 9.10⁹ N m²/C², berapa besar gaya tolak-menolaknya?