Hukum Coulomb Dan Teladan Soal

Hukum Coulomb ialah aturan yang menjelaskan korelasi antara gaya tarik-menarik atau gaya tolak menolak antara dua muatan listrik. Apabila gaya muatannya sama maka ( Fc ) akan tarik menarik. Dan apabila tak sama maka akan tolak-menolak. Ilmuwan Perancis, Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), memeriksa korelasi gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya memakai alat neraca puntir Coulomb. 

Dengan memakai neraca puntir, Coulomb memeriksa korelasi gaya dan muatan ini, dengan memakai dua bola konduktor (bola A dan C) yang digantungkan melalui kawat tipis, satu bola lagi (bola B) dengan ukuran dan bentuk yang sama diletakan di bersahabat salah satu bola konduktor tersebut (bola A). Kedua bola A dan B yang berdekatan ini disentuhkan pada benda bermuatan, sehingga mendapat muatan yang sama. Karena ukuran bola tersebut sama, maka dikala bola B di letakkan pada jarak tertentu dari bola A, batang penghubung bola A dan C akan berputar sedikit.

Dengan mengukur sudut putaran tersebut, Charles Coulomb sanggup memilih gaya yang diharapkan untuk memutarnya. Berdasarkan percobaan dengan memakai neraca puntir, Coulomb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik antara dua benda bermuatan adalah:

Berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan atau F	1
	r²

Berbanding lurus dengan perkalian besar kedua muatan partikel atau F q¹ . q ²

Secara matematis, rumusan Gaya Coulomb (Fc) sanggup dituliskan sebagai berikut.

F = k . q1 . q 2 r²

Keterangan: Fc = gaya Coulomb (newton) k = konstanta = 9 x 109 Nm2/C2 r = jarak antara dua muatan (meter) q1 = besar muatan listrik pertama (coulomb) q2 = besar muatan listrik kedua (coulomb)

Contoh Soal 1

Dua buah muatan listrik konkret yang ada di dalam membran sel saraf masing-masing sebesar q dan 2q terletak pada jarak 2 cm. Hitung berapakah gaya coulomb yang dialami kedua muatan tersebut bila q = 1,6 x 10^-19 C !

Diketahui:
Muatan 1 (q₁) = +q = 1,6 x 10^-19 C
Muatan 2 (q₂) = +2q = 3,2 x 10^-19 C
Jarak kedua muatan (r) = 2 cm = 2 x 10^-2 m
Konstanta = 9 x 10⁹ Nm²/C²
Ditanya: gaya coulomb kedua muatan.

Jawab:

F = k .	q1 . q 2
	r²

F = 9 x 109 Nm²/C² x	(1,6 x 10-19 C) x (3,2 x 10-19 C)2
	(2 x 10-2 m)²

F = 11,52 x 10^-25 Nm²C²/C
F = 11,52 x 10^-25 N

Makara besar gaya coulomb yang dialami muatan konkret q dan 2q yang terpisah pada jarak 2 cm ialah 11,52 x 10^-25 N

Contoh Soal 2

Jika besar gaya coulomb antara dua muatan identik A dan B ialah 1,6 N, serta kedua muatan tersebut terpisah pada jarak 3 cm, berapakah besar masing-masing muatan A dan B?

Diketahui:
Gaya coulomb kedua muatan = 1,6 N
Jarak kedua muatan = 3 cm = 0,03 m
Ditanya: besar masing-masing muatan A dan B

Jawab:
Muatan A dan B identik, sehingga q_A=q_B=q_C

F = k .	q1 - q 2
	r²

F = 1,6 = 9 x 109 Nm²/C² x	q 2
	(3 x 10-2 m)²

q² =	1,6 x 9 x 10-4
	9 x 109

q = √1,6 x 10-13 = √16 x 10-14

q = 4 x 10^-7 C = 0,4 μC
Makara masing-masing muatan identik A dan B ialah 0,4 μC

Contoh Soal 3

Dua buah muatan masing-masing q₁ = 6 μC dan q₂ = 12 μC terpisah sejauh 30 cm. Tentukan besar gaya yang terjadi antara dua buah muatan tersebut, gunakan tetapan k = 9 x 10⁹ dalam satuan standar!

Diketahui :
q₁ = 6μC = 6 x 10^-6 C
q₂ = 12μC = 12 x 10^-6 C
r = 30 cm = 0,3 m = 3 x 10^-1 meter

Ditanyakan F = ....?

F = k .	q1 - q 2
	r²

F = 9 x 109 Nm²/C² x	(6 x 10-6 C) x (12 x 10-6 C)2
	(3 x 10-1 m)²

F =	9 x 6 x 12 x 10-3	= 7,2 Newton
	9 x 10-2