Gaya Coulomb

Gaya Coulomb

 

Dua benda bermuatan listrik jika saling berdekatan maka akan terjadi interaksi pada kedua benda dan interaksi pada kedua benda tersebut digambarkan sebagai berikut :

 

Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa :

a.         Dua benda bermuatan senama atau sejenis saling berdekatan maka akan saling tolak-menolak

b.    Dua benda bermuatan tidak senama atau tidak sejenis saling berdekatan maka akan saling tarik-menarik.

 

Contoh soal : 

Lima buah benda bermuatan A, B, C, D, dan E saling didekatkan. Muatan benda B dan D negatif, benda A dan B saling tarik menarik, benda B menolak C dan D tetapi menarik benda E maka muatan benda A, C, dan E secara berturut-turut adalah. ...

 

Penyelesaian soal :

A saling tarik menarik dengan B (-) , maka benda A (+)

B (-) menolak C dan D, maka benda C dan D (-)

B (-) menarik E, maka benda E (+)

Jadi jenis muatan A, C, dan E berturut-turut positif, negatif, positif

 

Soal Latihan :

1.        Perhatikan gambar!

 

Benda q₁ dan q₅ bermuatan listrik negatif, sedangkan tiga benda lainnya belum diketahui muatannya. Ketika q₁ didekatkan q₂ terjadi tarik menarik, q₅ didekatkan q₃ tarik-menarik, q₂ didekatkan q₄ tolak menolak. Tentukan jenis muatan listrik q₂, q₃, dan q₄ !

 

Penyelesaian soal:

q₁ tarik menarik dengan q₂, q₁ negatif maka q₂ positif

q₅ tarik menarik dengan q₃, q₅ negatif maka q₃ positif

q₂ tolak menolak dengan q₄, q₂ positif maka q₄ positif

Jadi jenis muatan q₂, q₃, dan q₄ berturut-turut positif, positif, positif

 

2.        Beberapa benda bermuatan listrik saling berinteraksi seperti gambar berikut.

Interaksi antara C dengan F dan E dengan G adalah ….

 

Penyelesaian soal

C tarik menarik dengan D, C dan D berlawanan jenis (misal C (-) dan D (+))

D tolak menolak dengan F, D dan F sejenis (D dan F (+))

C (-) dan F (+) berlawanan jenis, maka C dan F saling tarik menarik

E dan F (+) saling tolak menolak, E dan F sejenis (+)

C dan G tarik menarik, C (-) berlawanan dengan G maka muatan G (+)

muatan E dan G sejenis, maka E dan G saling tolak menolak

Jadi :

C dan F saling tarik menarik

E dan G saling tolak menolak

 

Hukum Coulomb

Ilmuwan Perancis, Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806), menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir Coulomb.

Dalam penelitian tersebut akhirnya Coulomb menyimpulkan dalam sebuah hukum yang disebut hukum Coulomb.

"Besar gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antara  dua benda bermuatan listrik, berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara  kedua benda bermuatan."

 

Pernyataan Coulomb di atas jika ditulis dalam bentuk persamaan sebagai berikut : 

Keterangan :   

F     :    gaya tarik / gaya tolak (N)

Q₁   :    muatan benda 1 (C)

Q₂   :    muatan benda 2 (C)

r      :    jarak antara kedua benda (m)

k     :    konstanta =9 x 10⁹ Nm²/C²

 

Satuan untuk menyatakan besarnya muatan listrik yaitu colulomb (C)

Catatan : Jika hasil F bertanda positif berarti gaya tolak menolak

    Jika hasil F bertanda negatif berarti gaya tarik menarik

 

Contoh soal :

1. Dua buah benda bermuatan listrik positif masing-masing 4 x 10^-4 C dan 3 x 10^-5 C berjarak 3 cm di udara. Berapakah besar gaya coulomb yang terjadi antara kedua benda tersebut (k = 9 x 10⁹ Nm²/C²)

 

Penyelesaian soal :

Diketahui  :     Q₁  =    4 x 10^-4 C

                        Q₂  =    3 x 10^-5 C

                        r     =    3 cm = 3 x 10^-2 m

                        k    =    9 x 10⁹ Nm²/C²

Ditanya     :     F    =    . . . ?   

Jawab        :     F    =    k x (Q₁ x Q₂)/r²

                              =    9 x 10⁹ x (4x10^-4 x 3 x 10^-5)/(3x10^-2)²

                              =    9 x 10⁹ x(12x10^-9)/9x10^-4

                              =    12 x  10⁴ N

Jadi besar gaya coulomb yang terjadi antara kedua benda tersebut adalah 12 x 10⁴ N

2. Dua buah benda bermuatan listrik positif masing-masing 6 x 10^-4 C dan 9 x 10^-5 C berjarak 5 cm di udara mengalamai gaya elektrostatis F, jika muatan pertama diperbesar 4 kali semula dan muatan kedua diperbesar 3 kali semula serta jarak kedua benda digeser sehingga jarak kedua benda menjadi 2 kali semula, berapa gaya elektrostatis kedua benda tersebut sekarang?

 

Penyelesaian Soal

q1   =   4 kali

q2   =   3 kali

r      =   2 kali

F1   =   F

 

F     =   [(Q₁xQ₂)/r²]x F₁

=    [(4x3)/2²]x F

=    [(4x3)/4]x F₁

=    3F

Jadi gaya elektrostatis benda tersebut sekarang adalah 3F

3. Perhatikan gambar interaksi dua muatan berikut!

Jika interaksi dua muatan pada gambar 1 menghasilkan gaya 3 N, maka interaksi dua muatan pada gambar 2 adalah . . . .

Penyelesaian :

F   =   [(Q₁xQ₂)/r²]x F₁

     =   [ (4 x ⅓)/2²] x 3N

     =   1 N

Jadi interaksi dua muatan pada gambar 2 adalah 1 N

 

LATIHAN SOAL

Share this post