Hukum Coulomb - Pada tahun 1785, seorang ahli fisika Prancis bernama Charles Augustin
de Coulomb melakukan penelitian mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bermuatan listrik.
Coulomb menyatakan bahwa besar gaya listrik berbanding lurus dengan
perkalian besar kedua muatannya dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak kedua benda. Teori ini disebut Hukum Coulomb.
Hukum Coulomb, gaya antara dua muatan titik, q1 dan q2
berjarak r.
Gaya tarik dan gaya tolak antara dua muatan listrik dinamakan gaya
Coulomb, yang besarnya dapat ditentukan dalam persamaan:
dengan k adalah konstanta pembanding, yaitu:
Satuan gaya listrik menurut SI adalah newton (N). Satu newton (1 N)
adalah sebanding dengan muatan yang dipindahkan oleh arus satu ampere
dalam satu detik.
1. Muatan-Muatan yang Segaris
Besarnya gaya Coulomb pada suatu muatan yang dipengaruhi oleh
beberapa muatan yang sejenis langsung dijumlahkan secara vektor.
Gaya elektrostatis tiga muatan.
Pada Gambar diatas, gaya Coulomb pada muatan q1
dipengaruhi oleh muatan q2 dan q3
adalah F = F12 + F13.
Apabila arah ke kanan dianggap positif dan arah ke kiri negatif,
besar gaya Coulomb pada muatan:
F1 = F12 + F13
Secara umum, gaya Coulomb dapat dirumuskan:
F = F1 + F2 + F3
+ ....
2. Muatan-muatan yang Tidak Segaris
Tiga buah muatan q1
, q2 , q3
ditunjukkan seperti pada gambar berikut.
Gaya elektrostatis pada tiga muatan yang tidak segaris.
Untuk menentukan gaya Coulomb pada muatan q1 dapat
dicari dengan menggunakan rumus kosinus sebagai berikut. Θ
Contoh
Soal
1. Dua titik A dan B berjarak 5 meter, masing-masing bermuatan
listrik +5 × 10-4 C dan -2 × 10-4 C. Titik C
terletak di antara A dan B berjarak 3 m dari A dan bermuatan listrik
+4 × 10-5 C. Hitung besar gaya elektrostatis dari C!
Penyelesaian:
Diketahui:
q A = +5 × 10-4 C
q B = -2 × 10-4 C
q C = +4 × 10-5 C
Ditanya:
F C = ....?
Jawab:
Muatan qC ditolak qA ke kanan karena sejenis,
misal, FAC = F1 dan ditarik muatan qB
ke kanan karena berlawanan FCB = F2 Jadi, gaya
elektrostatis total di C adalah:
= 20 + 18 = 34 N ke kanan
2. Diketahui segitiga ABC sama sisi dengan panjang sisi 3 dm. Pada
titik sudut A dan B masing-masing terdapat muatan +4 μ C dan -1,5 μ
C, pada puncak C terdapat muatan +2 × 10-5 C. Hitunglah
gaya elektrostatis total di puncak C!
Penyelesaian:
Diketahui:
q A = 4 μ C = 4 × 10-6 C
q B = -1,5 μ C = -1,5 × 10-6 C
q C = 2 × 10-5 C
a = 3 dm = 3 × 10-1 m
Ditanya:
F C = ... ?
Jawab:
qA dan qC tolak-menolak dengan gaya F1
qB dan qC tarik-menarik dengan gaya F2