Hukum Coulomb: Bunyi, Rumus, Contoh Soal dan Penerapan

Hukum Coulomb – Serupa dengan namanya Hukum Coulomb diciptakan oleh Charles Augustin de Coulomb ahli fisika dengan kebangsaan Perancis di tahun 1785. Penelitiannya berhubungan dengan gaya listrik dan dua muatan serta jarak antara keduanya dengan menggunakan neraca puntir. Dibawah ini akan kita bahas secara detail Bunyi Hukum Coulomb, rumus, contoh soal dan pembahasannya.

Daftar isi

• A. Bunyi Hukum Coulomb
  • 1. Gaya Coulomb
• B. Rumus Hukum Coulomb
• C. Contoh Soal dan Pembahasan
• D. Penerapan Hukum Coulomb
  • 1. Sisir dan Rambut
  • 2. Penggaris dan Kertas

Hukum ini menarangkan tentang hubungan antara gaya yang muncul antara dua titik muatan, yang dipisahkan oleh jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah antar keduanya. Untuk mengenang jasa penemunya, satuan internasionl untuk muatan listrik diberi simbol C (Coulomb).

Gambar dibawah ini adalah neraca puntir yang dipakai oleh Coulomb untuk menentukan gaya pada muatan listrik. Jika dilihat neraca ini mirip dengan neraca puntir Cavendis yang digunakan pada eksperimen gravitasi. Perbedaannya, pada neraca puntir Coulomb massa benda digantikan dengan bola kecil bermuatan.

Hukum Coulomb ternyata memiliki kesamaan dengan Hukum Gravitasi Newton, persamaan ini terletak di perbandingan kuadrat yang terbalik dalam hukum newton. Sedangkan perbedaannya terletak pada gaya gravitasi selelu tarik menarik, sedangkan gaya listrik selain bisa tarik menarik juga bisa tolak menolak.

Hukum Coulomb menyatakan bahwa muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan listrik yang sejenis akan tarik-menarik. Besar gaya coulomb bergantung pada besar masing-masing muatan (Q1 dan Q2) serta kuadrat jarak antara dua muatan (r2).

A. Bunyi Hukum Coulomb

Hukum Coulomb berbunyi:

Besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

1. Gaya Coulomb 

Ketika dua muatan sejenis didekatkan satu sama lain akan terjadi gaya yang saling tolak-menolak yang mencegah kedua muatan itu menyatu. Ketika dua buah muatan yang berbeda didekatkan akan terjadi gaya yang saling tarik-menarik yang membuat kedua muatan bersatu. Gaya tarik-menarik dan dan tolak-menolak ini dikenal dengan gaya elektrostatis.

Coba perhatikan ilustrasi diatas yang menggambarkan 2 buah benda bermuatan listrik q1 dan q2 terpisah oleh jarak r. Jika ke dua benda bermuatan listrik yang sejenis  maka benda tersebut akan saling tolak-menolak dengan gaya sebesar F danbila muatan listrik pada benda berlainan jenis , maka ajan terjadi tarik-menarik dengan gaya sebesar F.

B. Rumus Hukum Coulomb

Pernyataan Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) akhirnya dikenal dengan Hukum Coulomb dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

• Fc = gaya coulomb atau gaya tarik-menarik / gaya tolak-menolak (N)
• Q₁ = besar muatan pertama (C)
• Q₂ = besar muatan kedua (C)
• r = jarak antara 2 benda bermuatan (m)
• k = bilangan konstanta pembanding 9 x 10⁹N m²/C²

Gaya coulomb masuk kedalam besaran vektor. Apabila sebuah benda bermuatan dipengaruhi oleh benda bermuatan listrik lebih dari satu, maka besar gaya Coulomb yang bekerja pada benda itu sama dengan jumlah vektor dari masing-masing gaya coulomb yang ditimbulkan oleh masing-masing benda bermuatan tersebut. Contohnya untuk tiga buah muatan listrik berikut ini:

Besar gaya coulomb yang dialami oleh q3 pada F = F1 + F2 dapat ditulis:

Keterangan:

• F1 = gaya Coulomb di q3 akibat yang ditimbulkan oleh q1 
• F2 = gaya Coulomb di q3 akibat yang ditimbulkan oleh q2
• F = gaya Coulomb di q3 akibat muatan q1 dan q2

Jika letak ketiga muatan tidak dalam satu garis lurus, maka besarnya nilai F  dihitung dengan :

Keterangan

• α = sudut yang diapit antara F1 dan F2

C. Contoh Soal Hukum Coulomb dan Pembahasan

Contoh soal 1

Dua buah titik A dan B berjarak 3 meter, masing-masing bermuatan listrik +4x10^-4 C dan -1x10^-4 C. Titik C berada di antara A dan B berjarak 2 meter dari A dan bermuatan listrik +3x10^-5 C. Hitunglah besar gaya elektrostatis dari C!

Diketahui:
qA = +4 x 10^-4 C
qB = -2 x 10^-4 C
qC = +3 x 10^-5 C
r = 3 m

Ditanya:
Fc = ..?

Jawab:

Jadi, besar gaya coulomb pada titik C adalah 54 N ke arah kanan.

Contoh Soal 2

Dua muatan sejenis besarnya + 2 x 10^-6 C dan + 6 x 10^-4. Bila jarak kedua muatan 6 cm, berapa gaya Coulomb yang dialami kedua muatan?

Pembahasan:
Diketahui:
Q₁ = 2 × 10^-6 C
Q₂ = 6 × 10^-4 C

Ditanya:
Fc = ...?

Jawab:

D. Penerapan Hukum Coulomb

Berikut ini adalah contoh penerapan hukum coulomb dalam kehidupan sehari-hari:

1. Sisir dan Rambut

Ketika anda sedang menyisir rambut yang kering, kadang-kadang ada rambut kita yang terbawa berdiri walaupun kadang kita tak menyadarinya. Peristiwa rambut yang mengikuti sisir ini menandakan adanya interaksi antara rambut dan sisir.

2. Penggaris dan Kertas

Apabila anda menggesek atau menggosokkan penggaris dengan kain sutra, maka penggaris akan bermuatan listrik yang jika didekatkan dengan potongan-potongan kertas maka kertas akan ikut tertarik. Percobaan ini juga bisa di arahkan kerambut, maka rambut akan ikut tertarik oleh penggaris.

Itu dia penjelasan mengenai bunyi, rumus, penerapan dan contoh soal Hukum Coulomb. Semoga artikel ini dapat menambah ilmu dan wawasan kamu seputar dunia Fisika terutama Hukum Coulomb. Jika ada yang salah dalam redaksi rumus atau penulisan, silahkan ingatkan kami melalui kolom komentar dibawah.

Referensi:
https://www.yuksinau.id/bunyi-contoh-soal-rumus-hukum-coulomb/
https://blog.ruangguru.com/pengertian-hukum-coulomb
http://fisikazone.com/hukum-coulomb/

Share :