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 q3adalah 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 qBke 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
