Hukum Coulomb Muatan Listrik

Listrik 99 Ketika kamu menggosokkan kain wol ke mistar plastik, maka terjadi perpindahan elektron dari wol ke mistar plastik sehingga mistar plastik tersebut bermuatan listrik negatif. Penggosokan batang kaca dengan kain sutra menyebabkan elektron pindah dari kaca ke sutra sehingga batang kaca bermuatan positif. Ketika didekatkan, antara mistar plastik dan batang kaca terjadi gaya tarik-menarik. Mengapa hal ini terjadi? Sesuai dengan yang disimpulkan oleh Coulomb bahwa muatan tidak sejenis akan tarik-menarik. Mistar dan batang kaca pada kegiatan ini mempunyai muatan yang tidak sejenis, sehingga antara keduanya terjadi gaya tarik- menarik. Contoh benda-benda yang bermuatan listrik karena digosok dengan benda lain ditunjukkan pada Tabel 1.1. Tabel 5.1 Muatan listrik suatu benda karena digosok benda lain Benda Digosok dengan Plastik Ebonit Kaca Sisir Muatan Listrik kain wol kain wol kain sutera rambut negatif negatif positif negatif

c. Hukum Coulomb

Ketika dua buah muatan sejenis didekatkan satu sama lain, terdapat sebuah gaya yang saling menolak yang mencegah kedua muatan tersebut bersatu. Sebaliknya, jika dua buah muatan yang berlainan jenis didekatkan, akan timbul gaya saling menarik. Gaya tolak-menolak dan gaya tarik-menarik ini disebut gaya elektrostatis. Coulomb berhasil menghitung besarnya gaya antarmuatan ini. Sebagai penghargaan atas penemuannya, gaya antarmuatan ini dinamakan gaya Coulomb. Dalam penelitiannya, Coulomb menggunakan alat yang dinamakan neraca puntir, seperti terlihat pada Gambar 5.2. Jika bola A dan B yang bermuatan sejenis didekatkan, maka akan tolak menolak, sehingga lengan neraca terpuntir dari kedudukan seimbang. Makin besar sudut puntiran lengan neraca, makin besar gaya listrik. Coulomb mengukur gaya listrik untuk berbagai pasangan bola A dan B yang muatan listriknya berbeda dan gaya listrik antara pasangan bola A dan B untuk berbagai jarak pisah dengan dasar sudut puntiran tersebut. Dari hasil penelitiannya, Charles Coulomb menyimpulkan sebagai berikut. Besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda yang bermuatan listrik sebanding dengan hasil kali kedua muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut. Gambar 5.2 Neraca puntir penggantung dilengkapi pegas serabut penggantung A B r Tokoh Sains Coulomb Charles-Augustin de Coulomb 14 Juni 1736 - 23 Agustus 1806 adalah seorang ilmuwan Perancis. Coulomb berbakat besar dalam bidang matematika dan belajar teknik untuk menjadi Korps Ahli Teknik Kerajaan. Setelah bertugas di Martinique selama beberapa tahun, ia kembali ke Paris dan di tahun 1779 terpilih menjadi anggota Akademi Ilmiah di tahun 1781. Percobaan awal Coulomb meliputi tekanan yang bisa memecahkan suatu benda 1773 dan ini adalah awal ilmu modern tentang kekuatan benda-benda. Karyanya di bidang listrik dan magnet yang membuatnya begitu terkenal, baru diterbitkan dalam serangkaian makalah antara tahun 1785 dan 1789. Sumber: id.wikipedia.org Di unduh dari : Bukupaket.com 100 Ilmu Pengetahuan Alam SMP dan MTs Kelas IX Misalkan muatan pertama dilambangkan dengan Q 1 , muatan kedua dilambangkan dengan Q 2 , dan jarak antara kedua muatan tersebut dilambangkan r. Besarnya gaya coulomb dapat dituliskan dalam persamaan sebagai berikut. 1 2 2 Q Q F k r ⋅ = ⋅ ......... 5.1 Keterangan: F = gaya coulomb N k = tetapan = 9 × 10 9 Nm 2 C 2 Q 1 , Q 2 = besar muatan coulomb r = jarak antarmuatan m Contoh 1. Diketahui dua buah muatan listrik masing-masing bermuatan +5 × 10 -9 C dipisahkan oleh jarak 0,5 cm. Bagaimanakah in-teraksi kedua muatan tersebut? Hitunglah gaya Coulombnya Jawab: Q 1 = Q 2 = +5 × 10 –9 C r = 0,5 cm = 0,5 × 10 –2 m F = .... ? F = 1 2 2 Q Q k r ⋅ ⋅ = 9 9 9 2 2 2 9 5 10 C 5 10 C 9 10 N.m C 0,5 10 m − − − × ⋅ × × ⋅ × = 9 × 10 -3 N Karena kedua muatan tersebut sejenis, interaksi antara kedua muatan tersebut adalah tolak menolak. Besar gaya tolak menolaknya adalah 9 × 10 –3 N. 2. Dua buah muatan listrik masing-masing bermuatan +8 × 10 –9 C dipisahkan oleh jarak r. Jika diketahui gaya coulomb antara dua muatan tersebut adalah 3,6 × 10 –4 N, hitunglah nilai r Jawab: Q 1 = Q 2 = +8 × 10 –9 C F = 3,6 × 10 –4 N r = .... ? 1 2 2 Q Q F k r ⋅ = ⋅ 9 9 4 9 2 2 2 8 10 C 8 10 C 3,6 10 N 9 10 Nm C r − − − × ⋅ × ⇔ × = × ⋅ 9 2 4 2 576 10 Nm 3,6 10 N r − − × ⇔ × = 9 2 2 4 4 576 10 Nm 16 10 3,6 10 N r − − − × ⇔ = = × × 4 2 2 16 10 m 4 10 m r − − ⇔ = × = × Jadi, nilai r adalah 4 × 10 –2 m atau 4 cm. Gambar 5.3 Muatan yang sejenis akan tolak menolak dan muatan yang tidak se- jenis akan tarik menarik. F F F F F F r r r Di unduh dari : Bukupaket.com Listrik 101 Selain dipengaruhi oleh muatan dan jarak antarmuatan, gaya Coulomb juga dipengaruhi oleh medium di antara kedua muatan tersebut. Gaya Coulomb antara dua muatan yang terletak di dalam medium air akan berbeda ketika kedua muatan tersebut terletak di udara.

d. Elektroskop