Rumus, Gaya Coulomb dan Persamaan Hukum Coulomb
Rumus, Gaya Coulomb dan Persamaan Hukum Coulomb- Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang interaksi elektrostatik antara dua buah benda. Pada topik ini kalian akan belajar tentang gaya Coulomb. Apa sih gaya Coulomb itu?
Berdasarkan dua hubungan yang diperoleh dari penelitiannya, Coulombmenyatakan hukumnya, yaitu “gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.” Secara matematis gaya Coulomb untuk medium vakum atau udara dinyatakan sebagai berikut.
![]() |
Hukum Coulomb, Gaya Coulomb dan Persamaan Hukum Coulomb |
![](https://d14fikpiqfsi71.cloudfront.net/media/W1siZiIsIjIwMTUvMDgvMDIvMjIvMzAvMzAvMzY3L2pvbmkucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d.png?sha=6992ef876e1a2aad)
Percakapan antara Pak Arbin dan Joni di atas, memperlihatkan bahwa gaya Coulomb merupakan gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak. Lalu faktor apa sajakah yang mempengaruhi besarnya gaya Coulomb ini? Simak ulasan berikut dengan saksama.
Pada tahun 1785, seorang ahli fisika berkebangsaan Perancis yang bernama Charles de Coulomb mempelajari adanya fenomena listrik statis, yaitu interaksi elektrostatik antar partikel yang bermuatan listrik menggunakan neraca puntir buatannya. Berdasarkan penelitian yang dilakukannya, Coulomb berhasil merumuskan suatu gaya interaksi antara dua buah muatan listrik dan gaya tersebut dikenal sebagai gaya Coulomb. Besarnya gaya Coulomb dipengaruhi oleh dua besaran, yaitu sebagai berikut.
1). Gaya tarik atau gaya tolak berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua bola bermuatan. Secara matematis dinyatakan sebagai .
2). Gaya tarik atau gaya tolak antara dua bola bermuatan sebanding dengan muatan-muatannya. Secara matematis dinyatakan sebagai .
2). Gaya tarik atau gaya tolak antara dua bola bermuatan sebanding dengan muatan-muatannya. Secara matematis dinyatakan sebagai .
Berdasarkan dua hubungan yang diperoleh dari penelitiannya, Coulombmenyatakan hukumnya, yaitu “gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.” Secara matematis gaya Coulomb untuk medium vakum atau udara dinyatakan sebagai berikut.
atau
Bagaimana jika muatan berada di medium yang tidak vakum atau bukan udara? Apakah gaya Coulombnya menjadi semakin besar atau justru akan semakin kecil? Bila muatan berada dalam suatu bahan yang memiliki permitivitas relatif tertentu, maka besar gaya Coulomb antara muatan q1 dan q2 menjadi berkurang (Fbahan < Fudara). Dengan demikian, besar gaya Coulomb dalam bahan dapat dirumuskan sebagai berikut.
atau
Keterangan:
F = besar gaya Coulomb (N);
q1, q2 = muatan masing-masing partikel (Coulomb, disingkat C);
r = jarak pisah antara kedua muatan (m);
= permitivitas suatu medium bahan;
= permitivitas relatif () × permitivitas vakum () = ;
= permitivitas vakum atau udara = 8,85 × 10-12 C2/Nm2; dan
k = Nm2/C2.
F = besar gaya Coulomb (N);
q1, q2 = muatan masing-masing partikel (Coulomb, disingkat C);
r = jarak pisah antara kedua muatan (m);
= permitivitas suatu medium bahan;
= permitivitas relatif () × permitivitas vakum () = ;
= permitivitas vakum atau udara = 8,85 × 10-12 C2/Nm2; dan
k = Nm2/C2.
Satuan muatan listrik dalam SI adalah Coulomb (C) dimana 1mC = 1×10-3 C dan 1µC = 1×10-6 C.
Contoh Soal
Dua buah muatan masing-masing q1 = +6 μC dan q2 = -10 μC terpisah sejauh 30 cm. Hitung besar gaya yang bekerja pada kedua muatan tersebut, jika kedua muatan terletak di medium udara, (k = 9 x 109 Nm2/C2)
Diketahui:
q1 = +6 μC = +6×10-6 C
q2 = -10 μC = -10×10-6 C
r = 30 cm = 0,3 m
k = 9 x 109 Nm2/C2
Ditanyakan: Fudara?
Diketahui:
q1 = +6 μC = +6×10-6 C
q2 = -10 μC = -10×10-6 C
r = 30 cm = 0,3 m
k = 9 x 109 Nm2/C2
Ditanyakan: Fudara?
Jadi, besar gaya Coulomb di udara adalah 6 N.
Tags:
fisika