Kita ketahui bersama bahwa muatan listrik terdiri dari muatan positif dan muatan negatif. Nah, muatan-muatan tersebut ternyata dapat menghasilkan gaya yang dikenal dengan istilah gaya Coulomb. Materi yang dipelajari lebih lanjut pada kelas 12 SMA ini juga menjelaskan mengenai fenomena elektrostatis pada baterai. Dimana kedua baterai yang bermuatan sama akan saling menolak dan baterai yang bermuatan berbeda akan saling menarik.
Kira-kira, bagaimana penjelasan lebih lanjut mengenai Hukum Coulomb tersebut? Simak informasi berikut, yuk!
BACA JUGA: Rumus Usaha dalam Fisika Beserta Contoh Soal & Pembahasan
Hukum Coulomb dan Gaya Coulomb
Membahas gaya Coulomb sama saja membicarakan hukumnya. Jika gaya Coulomb merupakan gaya listrik yang disebabkan oleh muatan-muatan listrik, maka Hukum Coulomb merupakan hukum yang menjelaskan hubungan yang ada di dalam muatan listrik tersebut.
Hukum Coulomb menjelaskan tentang kondisi dua muatan listrik dengan jarak tertentu yang saling melakukan interaksi, baik gaya tarik menarik ataupun tolak menolak.
Salah satu yang mempengaruhi besarnya gaya pada Hukum Coulomb adalah besarnya muatan listrik yang dimiliki oleh suatu benda. Jika muatan listrik yang berlawanan bertemu, maka akan terjadi gaya tarik menarik. Sementara jika muatan listrik sejenis bertemu, maka akan terjadi gaya tolak menolak.
Sejarah Hukum Coulomb dan Gaya Coulomb
Menurut sejarahnya, Hukum Coulomb dikemukakan pertama kali pada tahun 1780-an oleh seorang ilmuwan fisika yang berasal dari Perancis bernama Charles Augustin de Coulomb. Namun, pengembangan hukum ini ternyata sudah dimulai sejak tahun 600 SM mengenai teori listrik statis.
Pada tahun 1600, William Gilbert, seorang ilmuwan dari Inggris melakukan sebuah penelitian mengenai listrik statis untuk membedakan dengan efek batu magnet. Dari penelitian tersebut, ditemukan kata elektrik pada istilah kelistrikan.
Selanjutnya pada abad ke 18, Daniel Bernoulli dan Alessandro Volta juga melakukan percobaan untuk mengukur gaya yang dihasilkan antara pelat kapasitor untuk mengetahui apakan ada gaya listrik yang berkurang seiring dengan pertambahan jarak maupun gaya gravitasi.
Setelah penelitian Joseph Priestley yang menduga bahwa gaya antar muatan bervariasi sebagai kuadrat terbalik dari jarak, muncullah Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1785 yang melakukan penelitian menggunakan neraca torsi untuk mengetahui besarnya gaya yang bekerja pada dua objek dengan muatan listrik.
Sebagai hasilnya, Coulomb akhirnya mendapatkan teori listrik statis yang diberi nama Hukum Coulomb. Selain diabadikan sebagai nama hukum, Coulomb juga diabadikan sebagai satuan muatan listrik Coulomb dan dilambangkan dengan huruf C.
BACA JUGA: Pengertian Fisika Kuantum Beserta Fakta-Fakta Menariknya
Bunyi Hukum Coulomb
Kesimpulan yang didapatkan oleh Charles Auguste de Coulomb yang menjadi Hukum Coulomb adalah sebagai berikut.
“Apabila terdapat dua benda bermuatan listrik maka akan menimbulkan gaya di antara keduanya, yaitu tarik menarik atau tolak menolak, besarnya akan sebanding lurus dengan hasil kali nilai kedua muatan dengan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua benda tersebut.”
Rumus Hukum Coulomb
Secara matematis, rumus Hukum Coulomb yang digunakan untuk menentukan besar gaya Coulomb adalah sebagai berikut.
F = k. q1q2/r²
Keterangan:
- F : Gaya Coulomb (N)
- K : Konstanta Coulomb ( 9×10⁹ Nm²/C²)
- q1 : Besar muatan benda 1 (C)
- q2 : Besar muatan benda 2 (C)
- r : Jarak antar muatan (m)
Penjelasan mengenai besar satuan Coulomb (C) adalah sebagai berikut.
- 1 micro Coulomb (µC) = 1×10-⁶ C
- 1 nano Coulomb (nC) = 1×10-⁹ C
Dari rumus dan penjelasan mengenai besar satuan Coulomb, maka nilai konstanta Coulomb akan sangat bergantung pada satuan yang digunakan. Semakin jauh jarak antara kedua muatan, maka gaya listrik yang dihasilkan akan semakin kecil, begitupun sebaliknya.
Penerapan dalam kehidupan sehari-hari
Dalam kehidupan sehari-hari, gaya Coulomb dapat kita temui dalam beberapa fenomena. Misalnya pada dua ujung magnet yang saling didekatkan. Ujung positif akan saling tarik menarik dengan ujung negatif, sementara dengan sesama ujung positif akan saling tolak menolak.
Contoh lain dapat kita lihat pada penangkal petir bermuatan positif yang dipasang di atap rumah. Cara kerjanya adalah dengan menangkap petir yang bermuatan negatif dan kemudian mengalirkannya ke tanah menggunakan kabel konduktor sehingga aliran petir tidak masuk ke dalam aliran listrik di dalam rumah.
BACA JUGA: Rumus Besaran Vektor Dalam Fisika Beserta Contoh Soalnya
Contoh soal 1
Jika ada dua buah besi yang memiliki muatan listrik masing-masing 10 mikro Coulomb (µC)dan 50 mikro Coulomb (µC) yang berjarak sekitar 10 cm, hitunglah gaya Coulomb yang ditimbulkan oleh dua besi bermuatan listrik tersebut?
Jawab:
Diketahui:
K : 9×10⁹ Nm²/C²
q1 : 10 µC = 10×10-⁶ C
q2 : 50 µç = 50×10-⁶ C
r : 10 cm = 0,1 m
Ditanyakan:
F : ?
Dijawab:
F = k. q1q2/r²
F = 9×10⁹ Nm²/C² . 10×10-⁶ C.50×10-⁶ C/ 0,1 m
F = 450 N
Jadi, gaya Coulomb yang ditimbulkan dari kedua besi bermuatan listrik tersebut adalah 450 N.
Contoh soal 2
Ada dua buah magnet. Diketahui masing-masing memiliki muatan listrik sebesar 4 C dan 2 C. Antara dua magnet tersebut ada jarak sepanjang 3 meter. Tentukanlah berapa gaya Coulomb yang terjadi dari kedua muatan tersebut!
Jawab:
Diketahui:
K : 9×10⁹ Nm²/C²
q1 : 4 C
q2 : 2 C
r : 3 meter
Ditanya:
F : ?
Dijawab:
F = k. q1q2/r²
F = 9×10⁹ Nm²/C² . 4 C.2 C/3
F = 24 N
Jadi, gaya Coulomb yang dihasilkan dari dua magnet tersebut adalah 24 N.
Contoh soal 3
Diketahui dua buah besi masing-masing mempunyai muatan listrik sebesar 4×10-⁶ C dan 6×10-⁶ C. Jika keduanya berjarak 2 cm, berapakah gaya Coulomb yang ditimbulkan oleh dua besi tersebut!
Jawab:
Diketahui:
K : 9×10⁹ Nm²/C²
q1 : 4×10-⁶ C
q2 : 6×10-⁶ C
r : 2 cm = 0,02 m
Ditanya:
F : ?
Dijawab:
F = k. q1q2/r²
F = 9×10⁹ Nm²/C² . 4×10-⁶ C. 6×10-⁶ C/0,02 m
F = 1080 N
Maka gaya coulomb yang terdapat pada dua benda tersebut adalah 1080 N.
Contoh soal 4
Jika ada dua benda yang mempunyai besar muatan 3×10-⁶ C dan 6 x 10-⁶ C dengan jarak antara keduanya 3 cm, berapakah besar gaya listrik yang ada pada masing-masing muatan tersebut?
Jawab:
Diketahui:
q1 = 3×10-⁶ C
q2 = 6 x 10-⁶ C
r = 3 cm = 3 x 10-² m
k = 9 x 10⁹ Nm²/C²
Ditanya:
F ?
Dijawab:
F = k(q1q2/r²)
F = 9 x 10⁹ (3×10-⁶ C x 6 x 10-⁶ C)/9 x 10-⁴
F = 9 x 10⁹ ( 18 x 10-¹²)/ 9 x 10-⁴
F = 1,8 x 10² N
Jadi, besar muatan listrik pada masing-masing muatan adalah 1,8 x 10² N.
Contoh soal 5
Ketika 2 muatan sejenis memiliki besar muatan 5 x 10-⁴ C dan 5 x 10-⁴ C dengan jarak 5 cm. Berapakah besar gaya Coulomb yang ditimbulkan?
Jawab:
Diketahui:
q1 = 5 x 10-⁴ C
q2 = 5 x 10-⁴ C
r = 5 cm = 5 x 10-² m
k = 9 x 10⁹ Nm²/C²
Ditanya:
F ?
Dijawab:
F = k(q1q2/r²)
F = 9 x 10⁹ (5 x 10-⁴ C x 5 x 10-⁴ C)/25 x 10-⁴
F = 9 x 10⁹ (25 x 110-⁸)/ 25 x 10-⁴
F = 9 x 10⁵ N
Demikian informasi mengenai pengertian Hukum Coulomb beserta rumus dan contohnya. Semoga dengan penjelasan di atas, Sedulur dapat lebih memahami bagaimana cara mengetahui nilai gaya Coulomb yang dimiliki masing-masing muatan listrik.
Mau belanja bulanan nggak pakai ribet? Aplikasi Super solusinya! Mulai dari sembako hingga kebutuhan rumah tangga tersedia lengkap. Selain harganya murah, Sedulur juga bisa merasakan kemudahan belanja lewat handphone. Nggak perlu keluar rumah, belanjaan pun langsung diantar.
Bagi Sedulur yang punya toko kelontong atau warung, bisa juga lho belanja grosir atau kulakan lewat Aplikasi Super. Harga dijamin lebih murah dan bikin untung makin melimpah.
