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