Materi

HUKUM COULOMB

    Pada materi sebelumnya mengenai muatan listrik, telah diketahui bahwa benda - benda yang memiliki muatan sejenis akan tolak menolak, sebaliknya benda yang bermuatan tidak sejenis akan terjadi tarik - menarik. Hal ini akibat adanya gaya tarik / tolak.

Gb2. Muatan listrik

   Besarnya gaya tarik / tolak benda yang bermuatan listrik sangat dipengaruhi oleh jarak antara benda tersebut. Jika jarak muatan berdekatan (kecil) maka gaya yang terjadi besar. Sedangkan jika jarak benda berjauhan (besar) maka gaya yang terjadi kecil.

    Untuk melihat gaya yang bekerja kita dapat membuktikan dengan kegiatan berikut, yaitu mengosokan penggaris plastik, kemudian dekatkan dengan batang kaca dan kemudian jauhkan. Lihat gaya tarik dari penggrais dan batang kaca.

     Pada tahun 1785, pengaruh gaya terhadap benda bermuatan ini, telah diselidiki oleh Ilmuan Prancis yang bernama Charles Augustin de Coulomb (1736-1806). 

   Dengan menggunakan neraca puntir, Coulomb menyelidiki hubungan gaya dan muatan ini, dengan menggunakan 2 bola konduktor (bola A dan C) yang digantungkan melalui kawat tipis, satu bola lagi (bola B) dengan ukuran dan bentuk yang sama diletakan di dekat salah satu bola konduktor tersebut (bola A). Kedua bola  A dan B yang berdekatan ini disentuhkan pada benda bermuatan, sehingga mendapatkan muatan yang sama. Karena ukuran bola tersebut sama, maka ketika bola B di letakkan pada jarak tertentu dari bola A, batang penghubung bola A dan C akan berputar sedikit. Dengan mengukur sudut putaran tersebut, Charles Coulomb dapat menentukan gaya yang diperlukan untuk memutarnya.

 

Gb3. Neraca puntir

           

Dengan penyelidikannya tersebut Coulomb menyimpulkan bahwa gaya listrik (F) yang terjadi berbanding terbalik dengan kuadrat dari jarak antara kedua pusat bola A dan B. Persamaan tersebut secara matematis, yaitu

Selanjutnya, Charles Coulomb melanjutkan penyelidikkannya dengan mengubah-ubah muatan listrik pada bola A dan bola B, dengan cara menyentuhkan bola A dan bola B pada bola netral, sehingga muatan bola A dan B menjadi tinggal separuhnya. Hasil tersebut menunjukan bahwa gaya listrik berbanding lurus dengan besar muatan di bola A (q_A) dan besar muatan di bola B (q_B), secara matematis, yaitu

Berdasarkan hasil-hasil yang didapatkan, Charles Coulomb menyimpulkan bahwa gaya listrik antara dua muatan listrik yang terpisah pada jarak tertentu berbanding lurus dengan besar kedua muatan tersebut dan berbanding tebalik dengan kuadrat dari jarak kedua muatan tersebut. Pernyataan Charles Coulomb ini dikenalan sebagai Hukum Coulomb, dengan persaman secara matematis, yaitu

Dimana,

  F = Gaya (N)
  K = konstanta = 9 X 10⁹ Nm²C^-2 
   q = muatan listrik (C)
   r = jarak kedua muatan/ jarak antara q₁ dan q ₂ (m)

            Gaya Coulomb juga berlaku pada partikel-partikel bermuatan listrik. Berdasarkan hukum Coulomb, gaya listrik pada dua benda makin besar bila muatan listrik keduanya makin besar atau jarak keduanya makin kecil. Sebaliknya gaya listrik pada dua benda makin kecil bila muatan listriknya makin kecil atau jarak keduanya makin besar. Bila dua benda yang muatannya tertentu didekatkan sehingga jarak keduanya menjadi ½ kali jaraknya semula, maka gaya listrik menjadi 4 kali gaya semula, dan begitu pula sebaliknya.