Hukum Coulomb: 2 Contoh Soal, Rumus & Sejarah

Hukum Coulomb
image by: https://i.ytimg.com/vi/Q0Sz1B3DiSA/maxresdefault.jpg

Warta News – Hukum Coulomb merupakan hukum yang berbicara terkait muatan listrik yang dihasilkan oleh beberapa muatan listrik berdasarkan jarak tertentu.

Melalui teorema yang dirumuskan oleh Charles-Augustin de Coulomb, kita bisa menghitung muatan yang dihasilkan oleh dua buah keping materi yang terpisah oleh jarak sepersekian sentimeter.

Rumus Hukum Coulomb

Hukum Coulomb yang dirumuskan oleh Charles-Augustin de Coulomb ini berbicara terkait gaya yang dihasilkan oleh dua buah muatan listrik yang dipisahkan berdasarkan jarak tertentu. Berikut adalah rumusan yang diajukan oleh Charles-Augustin de Coulomb:

Rumus Hukum Coulumb

Keterangan:

F = gaya Coulomb (N)

k = konstanta pembanding (nilai bersifat tetap) = 9 x  Nm²/C²

QA = Besaran muatan listrik dari benda A (C)

QB = Besaran muatan listrik dari benda B (C)

Selain rumusan di atas, Anda juga harus memahami prinsip jenis muatan. Secara umum, terdapat dua jenis muatan listrik yaitu muatan positif dan muatan negatif.

Sifat kedua muatan ini sama seperti sifat yang terjadi pada magnet. Berikut adalah sifat yang terjadi antara kedua jenis muatan listrik tersebut:

1. Muatan listrik yang sejenis akan saling tolak–menolak. Sebagai contoh, muatan listrik positif dan muatan listrik positif akan saling menolak menjauh begitu pula antara muatan listrik negatif dan muatan listrik negatif.

2. Muatan listrik yang berbeda jenis akan saling tarik–menarik. Sehingga apabila ada dua buah muatan listrik positif dan negatif yang terpisah berdasarkan jarak tertentu, mereka akan saling tarik dan mendekat.

Sejarah Hukum Coulomb

Hukum Coulomb yang dicetuskan oleh Charles-Augustin de Coulomb ini diperoleh berdasarkan eksperimen yang dilakukannya terhadap dua buah muatan listrik yang kemudian dipisahkan berdasarkan suatu jarak tertentu.

Awal mulanya, Coulomb melakukan eksperimen dengan melanjutkan penyelidikan hukum tolakan listrik dari Joseph Priestley.

Penyelidikan terhadap interaksi dua buah benda bermuatan dilakukan oleh Coulomb menggunakan alat Torsion Balance.

Berdasarkan eksperimen yang dilakukan menggunakan Torsion Balance, Coulomb menemukan adanya karakteristik yang ditimbulkan akibat dua buah benda bermuatan.

Dua buah benda bermuatan yang sama jenis menunjukkan gejala tolak-menolak. Sementara benda yang bermuatan tidak sejenis menunjukkan gejala tarik–menarik, mirip seperti karakteristik benda magnetik.

Selanjutnya Coulomb ingin mengetahui besaran gaya yang ditimbulkan oleh kedua benda bermuatan tersebut.

Percobaan pertama Coulomb adalah dengan mengubah besaran muatan kedua benda. Ia mengurangi muatan listrik dengan mengalirkan sebagian ke bumi.

Selanjutnya Coulomb menemukan adanya fakta bahwa perubahan muatan kedua benda ternyata sangat berpengaruh terhadap gaya di antara mereka.

Disimpulkan bahwa ternyata gaya di antara keduanya sebanding dengan perubahan muatan benda itu.

Selanjutnya, Coulomb juga mengubah faktor jarak dari kedua muatan benda. Coulomb mencoba menjauhkan serta mendekatkan kedua benda bermuatan sembari mempertahankan variabel lainnya yaitu muatan benda.

Hasilnya adalah gaya kedua benda bermuatan berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak. Dari sini, sudah terbentuk persamaan berupa:

Rumus Hukum Coulumb

Namun ternyata, Coulomb menemukan fakta bahwa gaya yang dihasilkan juga dipengaruhi oleh medium tempat benda tersebut diletakkan.

Medium udara terbuka dengan air akan menghasilkan gaya elektrostatis berbeda. Maka Coulomb pun harus merumuskan konstanta yang tepat berdasarkan medium eksperimen.

Nilai konstanta k yang ditemukan oleh Charles-Augustin de Coulomb bernilai Rumus Hukum Coulumb dan digunakan untuk medium udara terbuka atau ruang hampa. Sehingga untuk medium berbeda, konstanta pun tidak akan sama.

Contoh Soal Hukum Coulomb

1. Terdapat dua buah benda yang terpisah dalam jarak 5 cm. Masing-masing benda tersebut memiliki muatan sebesarRumus Hukum CoulumbHitunglah besar gaya Coulomb yang dihasilkan oleh kedua benda tersebut.

Diketahui:

Rumus Hukum Coulumb

Solusi:

Rumus Hukum CoulumbMaka besar gaya Coulomb yang terjadi di antara kedua benda tersebut adalah 12600 N dengan gaya saling tolak menolak karena kedua jenis muatan bermuatan positif.

2. Dua buah muatan terpisah dengan jarak sebesar 10 cm. Muatan pertama memiliki besaran Rumus Hukum Coulumbsementara muatan kedua memiliki besaran Rumus Hukum Coulumb. Hitung berapa besar gaya listrik yang diproduksi oleh kedua muatan.

Diketahui:

Rumus Hukum Coulumb

Solusi:

Rumus Hukum Coulumb

Sehingga besar gaya Coulomb yang terjadi di antara dua buah muatan tersebut adalah 28,8 N. Gaya yang terjadi adalah saling tolak menolak mengingat kedua muatan tersebut bermuatan positif.

Persamaan Hukum Coulomb

Berdasarkan rumus hukum Coulomb yang sudah dituliskan sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa hubungan antara jarak dan besar gaya Coulomb adalah berbanding terbalik.

Sementara hubungan antara besar gaya Coulomb dengan muatan Coulomb adalah berbanding lurus.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa apabila dua buah muatan berjarak semakin dekat, maka gaya Coulomb yang dihasilkan akan semakin besar.

Sementara jika jaraknya semakin berjauhan maka akan berdampak pada gaya Coulomb yang menurun.

Begitupula dengan muatan listrik. Apabila muatan listrik semakin besar maka gaya Coulomb antara kedua materi pun akan meningkat.

Berikut adalah rumusan persamaan hukum Coulomb:

1. Gaya listrik nilainya berbanding terbalik dengan nilai kuadrat dari jarak kedua buah muatan atau disebut sebagai hukum kuadrat terbalik

2. Gaya listrik nilainya berbanding lurus dengan perkalian antara kedua buah muatan.

Bunyi Hukum Coulomb

Dari hasil eksperimen yang dilakukan oleh Charles-Augustin de Coulomb, ditemukan bahwa kekuatan gaya listrik antara dua buah muatan ini sangat dipengaruhi oleh faktor jarak, yaitu kuadrat jarak dari kedua muatan.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Charles-Augustin de Coulomb, ia memperoleh konstanta yang diberi simbol k dan digunakan pada medium udara terbuka atau ruang hampa.

Secara garis besar, bunyi hukum Coulomb adalah “nilai gaya listrik yang terjadi antara dua buah benda yang bermuatan nilainya berbanding lurus dengan kuantitas muatan kedua benda. Sementara gaya listrik tersebut berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari kedua benda.”

Apabila terdapat lebih dari dua buah muatan listrik yang diperhitungkan, maka Anda juga harus memahami konsep arah muatan keluar dan arah muatan masuk.

Apabila dua buah muatan saling menarik satu muatan yang terletak di antara mereka, maka arah muatan dari benda yang terletak di tengah adalah saling keluar.

Cara menghitung gaya elektrostatisnya adalah dengan mengurangkan kedua gaya yang menariknya.