Cara Menentukan Besarnya Gaya Coulomb dengan Hukum Coulomb

Hukum Coulomb

Sesuai dengan namanya Hukum Coulomb dikemukakan oleh Charles Augustin de Coulomb, beliau adalah seorang ahli fisika berkebangsaan Prancis. Pada tahun 1785, 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. Gaya tarik dan gaya tolak antara dua muatan listrik dinamakan gaya Coulomb.

Secara matematis hukum coulomb ini dapat dituliskan kedalam persamaan berikut ini:

dengan :

F= gaya tarik-menarik atau tolak-menolak/gaya Coulomb (Newton)

k = bilangan konstanta =9. 10⁹ N m²/C²

q₁, q₂ = muatan listrik pada benda 1 dan benda 2 (Coulomb/C)

r = jarak pisah antara kedua benda (m)

Nilai konstanta k pada persamaan gaya coulomb diatas berasal dari:

Gaya Coulomb termasuk besaran vektor. Apabila pada sebuah benda bermuatan dipengaruhi oleh benda bermuatan listrik lebih dari satu, maka besarnya gaya Coulomb yang bekerja pada benda itu sama dengan jumlah vektor dari masing-masing gaya

Coulomb yang ditimbulkan oleh masing-masing benda bermuatan tersebut. 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.

Arah gaya coulomb pada setiap muatan selalu berada pada garis penghubung kedua muatan. Jika kedua muatan sejenis, gaya pada muatan pertama mejauhi muatan kedua. Dan begitu pula sebaliknya, jika kedua muatan tidak sejenis, arah gaya pada muatan pertama menuju muatan kedua. Gaya coulomb pada setiap muatan merupakan pasangan gaya aksi-reaksi, besarnya sama dan arahnya berlawanan.

Resultan Gaya Coulomb

Resultan gaya coulomb pada muatan-muatan yang segaris

Besarnya gaya Coulomb pada suatu muatan yang dipengaruhi oleh beberapa muatan yang sejenis langsung dijumlahkan secara vektor.

Perhatikan Gambar Dibawah ini:

Resultan gaya coulomb pada 3 buah muatan

F₁₂ adalah gaya coulomb yang dialami muatan q₁ akibat pengaruh muatan q₂. Karena muatan q₁ dan q₂ tidak sejenis maka arah gayanya menuju muatan 2(ke kanan). Atau bisa dikatakan muatan q₂ menarik muatan q₁.

F₁₃ adalah gaya coulomb yang dialami muatan q₁ akibat pengaruh muatan q₃. Karena muatan q₁ dan q₃ sejenis maka arah gayanya menjauhi muatan q₃ (ke kiri). Atau bisa disebut muatan q₃ menolak q₁.

Jadi Gaya Coulomb pada muatan q₁ dipengaruhi oleh muatan q₂ dan q₃ adalah F = F₁₂ + F₁₃.

Jika arah ke kanan dianggap positif dan arah ke kiri negatif,

besar gaya Coulomb pada muatan: