Modul Fisika Kelas XII - SMA Batik 1 Surakarta

Gaya Elektrostatik

Hukum Coulomb

Tahun 1785 seorang fisikawan Prancis yang

bernama Charles Agustin Coulomb menyelidiki besarnya

gaya yang terjadi pada dua benda yang bermuatan listrik.

Alat yang digunakannya adalah neraca puntir (torsion

balance). Hasil investigasinya menemukan hubungan bahwa

“besarnya gaya listrik sebanding dengan besarnya muatan

listrik dua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat

jarak pisah antara dua buah benda yang bermuatan listrik”.

Pernyataan ini dikenal dengan nama Hukum Coulomb.

Sebagai penghargaan atas jasanya, nama coulomb digunakan sebagai satuan muatan listrik.

Besarnya Gaya yang bekerja pada dua benda bermuatan litrik diamati pada percobaan neraca

puntir.

Bagaimana neraca puntir bekerja?

Dua bola bermuatan listrik yang digantung dengan menggunakan benang dalam sebuah tabung

dapat berputar secara bebas, hal ini dapat digunakan untuk menemukan faktor-faktor yang

mempengaruhi besarnya gaya antara dua benda yang bermuatan listrik. Pada bagian bawah dari

tabung, melingkari dinding tabung terdapat skala sudut. Jika sebuah benda yang bermuatan

listrik di dekatkan pada salah satu bola, maka bola itu akan bergerak secara melingkar

menjauh/mendekat (tergantung dengan jenis muatan ke dua benda yang berinteraksi).

Selanjutnya dengan mengasumsikan bahwa besarnya sudut simpang sebanding dengan besarnya

gaya antara dua muatan, maka dengan mengubah jarak antara dua muatan dan besarnya

muatan, kita dapat menemukan hubungan antara besarnya gaya, jarak antara dua muatan, dan

besarnya muatan.

Persamaan Coulomb

Hasil eks

Satuan g

muatan y

Persama

untuk m

misalnya

1. M

Besa

sejen

sprimen Coul

F ~ 2

1r (r a

F ~ q1 (q1

F ~ q2 (q2

F = 221

rqqk d

gaya listrik m

yang dipinda

aan di atas m

uatan titik

a dua pelat s

Muatan muat

arnya gaya Co

nis langsung

omb, dapat

adalah jarak

adalah muat

2 adalah mua

dimana k

menurut SI a

hkan oleh ar

merupakan b

,dalam rua

ejajar, maka

tan segaris

oulomb pada

dijumlahkan

Dari ekspri

Muatan lis

yang dimil

ternyata s

19 C. Hukum

diam salin

dengan ga

Coulomb m

antara dua

gaya anta

dibandiung

dinyatakan

k antar muat

tan pertama

atan kedua)

= 9.109 Nm

adalah newt

rus satu amp

bentuk mate

ng vakum ju

persamaan

a suatu muat

secara vekt

imen diketa

strik terkec

iki sebuah

sama dengan

m Coulomb m

ng mempeng

aya yang d

menyelidiki g

a muatan tit

ara dua be

kan dengan j

bahwa:

tan)

a)

m2/c2

ton (N). Satu

pere dalam s

ematika huku

uga dalam

tidak berlak

tan yang dip

tor.

Modul Fisika

hui, bahwa m

cil adalah sa

elektron ya

n jumlah mua

menyatakan

garuhi (beri

dilakukannya

gaya tarik-m

tik atau par

nda bermua

jarak antara

u newton (1

satu detik.

um Coulomb

udara.. Bil

ku .

pengaruhi ole

Kelas XII - SMA

muatan listr

ama dengan

aitu -1,6

atan proton

bagaimana d

nteraksi), y

a satu ter

menarik ata

rtikel yang b

atan yang

a keduanya.

N) adalah s

. Persamaa

a benda me

eh beberapa

A Batik 1 Sura

rik terkuant

n jumlah mu

x 10-19 C

, yaitu 1,6 x

dua muatan

yang dinyat

rhadap laai

au tolak-me

bermuatan, y

ukurannya

sebanding de

an hanya be

empunyai be

muatan yan

akarta

isasi.

uatan

yang

x 10-

yang

takan

nnya.

nolak

yaitu

kecil

engan

erlaku

entuk

g

Modul Fisika Kelas XII - SMA Batik 1 Surakarta

Pada Gambar , gaya Coulomb pada muatan q1 dipengaruhi oleh muatan q2 dan q3 adalah F =

F12 + F13.

Apabila arah ke kanan dianggap positif dan arah ke kiri negatif, besar gaya Coulomb pada

muatan:

F1 = F12 + F13

F1 = 212

312

12

21

rkqkq

rkqkq +

++

Secara umum, gaya Coulomb pada muatan muatan segaris dapat dirumuskan:

F = F1 + F2 + F3 + ...

2. Muatan – muatan yang tidak segaris

Tiga buah muatan q1, q2, q3 ditunjukkan seperti pada gambar.

Untuk menntukan gaya Coulomb pada muatan q1

yang dipegaruhi oleh muatan q2 dan q3 dapat dicari

dengan menggunakan persamaan vektor.

θcos.2 13122

132

121 FFFFF ++=

dimana

212

2112 r

kqkqF += , kedua muatan tolak menolak

212

3113 r

kqkqF

+= , kedua muatan tarik menarik

Contoh s

Muatan

gaya Cou

Pembaha

Gamb

F21 ad

F23 ad

Agar

besar

terja

Besa

23F =

soal

listrik +q1 =

ulomb yang b

asan :

bar gaya-gay

dalah gaya C

dalah gaya C

gaya yang b

r yang sama

di gaya tolak

ar q3 dapat d

21F= .r

qk

= 10 μC ; +q2

bekerja di mu

ya Coulomb y

Coulomb yang

Coulomb yang

bekerja pada

a tetapi ara

k-menolak.

diperoleh dar

21

22

23

32 ..r

qqkr

qq=

2 = 20 μC ; da

uatan q2 = no

yang bekerja

g dikerjakan

g dikerjakan

a q2 menghas

h yang berla

ri :

21q 2

8,0(..aqqk

an q3 terpisa

ol ; berapaka

a pada muata

muatan 1 t

muatan 3 t

silkan result

awanan, kare

212

23 .) a

qqkaq

=

Modul Fisika

ah seperti pa

ah besar mua

an q2 :

terhadap mua

terhadap mua

tan 0, maka

ena itu q3 ha

q 5,23 =

Kelas XII - SMA

ada gambar

atan q3 ?

atan 2

atan 2

F21 dan F23 h

aruslah mua

Cμ (muata

A Batik 1 Sura

di udara. Ag

haruslah me

atan positif

an positif)

akarta

gar

emiliki

agat