Melihat peristiwa tarik-menarik antara dua kutub magnet yang berbeda jenis, mungkin sudah biasa. Lalu, bagaimana jika tarik-menarik terjadi pada muatan listrik? Seperti magnet, ada muatan listrik positif dan negatif. Kamu tahu. Tidak heran muatan listrik juga dapat menarik dan menolak. Interaksi tersebut dibahas lebih lanjut dalam hukum Coulomb. Lalu, apa yang dimaksud dengan hukum Coulomb? Yuk, lihat selengkapnya!
Definisi Hukum Coulomb
Hukum Coulomb adalah hukum yang mengatur interaksi antara muatan listrik, baik jenis muatan yang sejenis maupun yang berbeda. Seperti yang Anda ketahui bahwa ada muatan listrik positif dan negatif.
Siapa Penemu Hukum Coulomb?
Hukum Coulomb ditemukan oleh seorang ilmuwan dari Perancis, yaitu Charles-Augustin de Coulomb pada tahun 1785. Sebelum menemukan hukum interaksi muatan listrik, Coulomb telah melakukan banyak penelitian, mulai dari membuat kompas, membuat timbangan puntir, membuat karya pada listrik dan magnet, dan banyak lagi. lainnya. Beberapa karya Coulomb tentang kelistrikan dan magnetisme dijadikan dasar penelitian dan penemuan para ilmuwan selanjutnya, seperti Hans Christian Oersted, Marie Ampere, hingga Henry Cavendish.
Kapan Hukum Coulomb Terjadi?
Hukum Coulomb terjadi ketika dua muatan listrik dipisahkan dengan jarak tertentu, sehingga muatan tersebut akan berinteraksi seperti kutub magnet yang didekatkan satu sama lain. Jika muatan serupa didekatkan, mereka akan saling tolak. Jika muatan yang berbeda didekatkan, keduanya akan saling menarik. Perhatikan ilustrasi berikut.
Dari ilustrasi di atas terlihat bahwa muatan yang tidak sejenis (positif dan negatif) akan saling tarik-menarik. Sedangkan muatan sejenis (negatif dengan negatif atau positif dengan positif) akan tolak menolak.
Rumus Hukum Coulomb
Interaksi tarik-menarik atau tolak-menolak tersebut akan menghasilkan suatu gaya yang disebut gaya listrik. Mungkin, Anda sudah tidak asing lagi dengan istilah gaya listrik dengan gaya Coulomb. Secara matematis gaya Coulomb dirumuskan sebagai berikut.
Informasi:
F = Gaya Coulomb (N);
Q1 = muatan listrik pertama (C);
Q2 = muatan listrik ke-2 (C);
k = konstanta Coulomb yang nilainya 9 × 109 Nm2/C2;
R = jarak antar muatan listrik (m).
Hukum Coulomb berbunyi
Bunyi hukum Coulomb tidak terlepas dari persamaan di atas, yaitu “Besarnya gaya Coulomb berbanding lurus dengan perkalian antara dua muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya”. Semakin dekat jarak antar muatan, semakin besar gaya Coulomb yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin jauh jarak antar muatan, semakin kecil gaya Coulomb yang dihasilkan.
Cara Menghitung Hukum Coulomb
Lalu, bagaimana cara menghitung hukum Coulomb dengan tepat?
- Pertama, Anda harus mengidentifikasi setiap besaran yang diketahui dalam soal.
- Setelah semua besaran teridentifikasi, ubahlah satuan ukurannya menjadi SI, misalnya C, N, dan m.
- Gantikan nilai besaran yang diketahui dalam rumus gaya Coulomb yang ditulis sebelumnya.
Penerapan Hukum Coulomb dalam Kehidupan Sehari-hari
Penerapan hukum Coulomb dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai berikut.
- Jika penggaris mika digosokkan ke rambut, penggaris mika dapat mengambil potongan-potongan kertas. Mengapa ini bisa terjadi? Karena saat Anda menggosokkan penggaris ke rambut, penggaris akan bermuatan negatif. Karena kertas bermuatan positif, maka akan terjadi tarik menarik antara penggaris dan mika. Akibatnya, kertas yang diparut akan menempel pada penggaris. Semakin dekat jarak penggaris dengan kertas, semakin besar gaya Coulomb yang dihasilkan, sehingga semakin banyak kertas yang menempel.
- Petir terjadi karena tarik menarik antara muatan positif di bagian atas awan dan di bagian bawah awan. Itu sebabnya, gedung pencakar langit umumnya memiliki penangkal petir. Hal ini bertujuan untuk menetralkan muatan positif yang berinteraksi dengan bangunan bermuatan negatif.
- Spidol bisa menempel di kertas gambar. Hal ini disebabkan adanya interaksi antara spidol dengan kertas gambar yaitu interaksi saling tarik-menarik.
Kesimpulan
Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa hukum Coulomb menggambarkan interaksi antara dua muatan listrik yang berjauhan R. Interaksi ini akan menghasilkan gaya tarik menarik atau tolak menolak. Gaya seperti itu dikenal sebagai gaya Coulomb.
Contoh Masalah Hukum Coulomb
Anda tentu sudah paham tentang hukum Coulomb bukan? Jika iya, mari kita pelajari contoh soal berikut.
Contoh Soal 1
Dua jenis muatan listrik berjauhan X. Gaya tolak yang ditimbulkan oleh kedua muatan tersebut adalah F. Jika jarak antara mereka tiga kali lipat, berapakah gaya tolaknya?
Diskusi:
Dikenal:
R1 = X
R2 = 3X
F1 = F
diminta: F2 =…?
Diskusi:
Dari soal di atas diketahui bahwa perubahan jarak terjadi untuk dua muatan yang sama. Dengan demikian, Anda dapat membuat perbandingan SUPER “Quipper Solution” berikut ini.
Jadi, gaya tolaknya menjadi (1/9)F.
Contoh Soal 2
Kedua muatan listrik masing-masing adalah -4 × 10-6 C dan 3×10-6 C berjarak 5 mm. Tentukan besarnya gaya Coulomb antara kedua muatan!
Diskusi:
Dikenal:
Q1 = -4 × 10-6 C
Q2 = 3 × 10-6 C
R = 5 mm = 5 × 10-3 M
diminta: F =…?
Diskusi:
Untuk mencari gaya Coulomb, gunakan persamaan berikut.
Karena kedua muatan tersebut berbeda jenis, maka terjadi gaya tarik-menarik.
Jadi, gaya tarik-menarik antara kedua muatan tersebut adalah 4,32 × 103 N.
Contoh Soal 3
Muatan A dan B berjarak 3 cm. Jika kedua muatan tersebut sama dan gaya tarik menarik yang dihasilkan oleh muatan tersebut adalah 360 N. Tentukan besar masing-masing muatan!
Diskusi:
Dikenal:
R = 3 cm = 3 × 10-2 M
F = 360 N
k = 9 × 109 Nm2/C2
Menjawab:
Pertama-tama, Anda harus mencari nilai dari setiap payload.
Karena nilai muatannya sama, maka QA = QB = Q.
Soal mengatakan bahwa gaya tarik-menarik antara dua muatan adalah 360 N. Ini berarti muatan A dan muatan B berbeda jenis.
Jadi, muatan A dan muatan B masing-masing adalah 6 × 10-6 C dan –6 × 10-6 C.
Itulah pembahasan Quipper Blog kali ini. Semoga bermanfaat, ya. Untuk mendapatkan materi lengkapnya, buruan gabung dengan Quipper Video. Salam Quippers!