IPA

Bunyi Hukum Coulomb – Contoh Soal, Rumus, Pengertian

Di dalam sebuah ilmu listrik atau ilmu elektronika ada sebuah ilmu yang wajib dipelajari yaitu ilmu tentang aliran muatan listrik. Di dalam ilmu ini Anda akan mempelajari tentang fenomena fisika yang berhubungan dengan suatu aliran muatan listrik.

Aliran muatan listrik merupakan suatu muatan dasar yang dimiliki oleh sebuah benda. Suatu benda yang memiliki muatan listrik akan mengalami gaya jika berada di dekat suatu benda yang sama-sama bermuatan listrik. Di dalam rumus ilmu elektronika satuan dalam suatu muatan listrik ialah Coulomb atau dilambangkan (C), sedangkan untuk muatan listrik dilambangkan dengan (Q).

Sudahkah Anda tahu tentang pengertian dari Hukum Coulomb?

Jika belum, tepat sekali Anda membaca artikel ini karena saat ini saya akan menjelaskan secara lengkap tentang pengertian dan bunyi dari Hukum Coulomb. Hukum ini dapat Anda gunakan saat ingin menghitung suatu muatan listrik pada suatu benda. Untuk informasi lebih lanjutnya, simaklah ulasannya di bawah ini!

Pengertian Hukum Coulomb

Hukum Coulomb merupakan sebuah hukum yang menjelaskan tentang adanya suatu hubungan antara gaya yang muncul akibat dua titik muatan yang terpisahkan dengan jarak tertentu. Jadi, Hukum Coulomb ini muncul karena adanya suatu nilai muatan dan jarak pisah antara keduanya.

Perlu Anda tahu, istilah Coulomb merupakan sebuah istilah yang telah ditemukan oleh seorang ahli fisika yang berasal dari Perancis. Ia bernama, Charles Augustin de Coulomb. Pada tahun 1784 berhasil menemukan sebuah teori tentang muatan listrik pada suatu benda terbagi menjadi dua, yaitu muatan positif (+) dan muatan negatif (-). Jika adanya suatu dua muatan yang berbeda, maka muatan listrik tersebut akan terjadi suatu interaksi tarik-menarik.

Teori menurut temuan Charles dapat dibuktikan dengan hasil yang akurat, jadi pada akhirnya teori tersebut dikenal sebagai Hukum Coulomb atau Coulomb Law. Perlu Anda tahu bahwa dalam sebuah Hukum Coulomb, Anda tidak hanya akan belajar tentang suatu interaksi tarik-menarik antara suatu muatan. Di hukum ini Anda pun akan mempelajari tentang adanya suatu gaya tolak-menolak antara dua muatan listrik. Terjadinya suatu gaya tolak-menolak pada suatu muatan listrik diakibatkan karena dua muatan listrik yang sama jenis saling berinteraksi. Contohnya muatan listrik positif dengan muatan listrik positif.

Tahukah Anda, bahwa suatu gaya yang terjadi pada suatu muatan listrik tidak hanya tergantung pada jenis muatan listriknya. Namun, ada beberapa hal yang mempengaruhi sebuah gaya tersebut. Diantaranya yaitu nilai kedua muatan listrik dan perbandingan antara jarak dua muatan listrik. Selain itu, dalam hukum muatan listrik ini pun ada yang perlu Anda perhatikan! Hal itu ialah bahwa arah gaya pada setiap muatan selalu terletak di sepanjang garis yang saling menghubungkan kedua muatan listrik.

Jadi demikianlah pengertian dari suatu Hukum Coulomb yang mempelajari sebuah ilmu tentang aliran muatan listrik. Berikutnya, saya akan menjelaskan tentang bunyi dari Hukum Coulomb dari teori Charles Augustin de Coulomb.

 

Bunyi Hukum Coulomb

Berdasarkan teori Charles Augustin de Coulomb, ia menyimpulkan bahwa bunyi dari Hukum Coulomb ialah sebagai berikut:

“Besarnya suatu gaya tarik-menarik atau tolak-menolak dari dua benda bermuatan listrik yang berbeda, berbanding sama dengan muatannya masing-masing. Muatan tersebut juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak dari setiap masing-masing benda bermuatan listrik”.

Sebagai contoh dari gaya tarik-menarik dan tolak-menolak dari kedua benda bermuatan listrik, perhatikan gambar di bawah ini!

Bunyi Hukum Coulomb

Pada gambar di atas Anda bisa melihat bahwa jika dua jenis muatan listrik yang berbeda dan sengaja didekatkan satu sama lain, akan terjadi sebuah gaya tarik-menarik.

Namun, bila ada dua jenis muatan listrik yang sama sengaja didekatkan satu sama lain, maka akan menghasilkan sebuah gaya tolak-menolak. Dalam Hukum Coulomb, adanya suatu gaya tarik-menarik ataupun gaya tolak-menolak sering disebut dengan istilah “Gaya Elektrostatis”.

Itulah bunyi dari sebuah Hukum Coulomb menurut teori Charles Augustin de Coulomb. Selanjutnya, saya pun akan menjabarkan tentang rumus yang dipakai dalam sebuah Hukum Coulomb untuk menghitung suatu aliran muatan listrik pada suatu benda. Perhatikan penjelasan di bawah ini!

 

Rumus Hukum Coulomb

Secara matematis, suatu Hukum Coulomb dapat dirumuskan sebagai berikut:

Rumus Hukum Coulomb

Dimana:

  • F ialah gaya tarik-menarik dan tolak menolak dari sebuah muatan listrik (N)
  • q1 ialah besarnya muatan pertama ( C )
  • q2 ialah besarnya muatan kedua ( C )
  • r ialah jarak antara kedua benda yang bermuatan listrik ( m )
  • k ialah konstanta untuk membandingkan besarnya 9 x 109 Nm2/C2  

Hukum Coulomb memiliki persamaan perhitungan dan perbandingan suatu muatan listrik. Untuk mengetahui persamaan tersebut, perhatikan penjelasan di bawah ini.

 

Persamaan Hukum Coulomb Dan Medan Listrik

Dalam sebuah medan listrik, ukuran dalam sebuah pengukuran muatan listrik menggunakan satuan Ampere (A). Besar dan kuatnya suatu arus listrik merupakan suatu perbandingan yang setara dengan banyak muatan listrik yang mengalir saat itu.

Dalam perhitungan kuat arus ini bisa diartikan dengan banyaknya muatan listrik yang menggunakan jalur penampang dari sebuah penghantar di setiap satuan waktu.

Rumus matematis dalam Arus Listrik dapat dijabarkan sebagai berikut:

I = Q / t  atau Q = I . t

Dimana:

  • I ialah Kuat Arus Listrik ( A )
  • Q ialah Muatan Listrik ( C )
  • t ialah Waktu atau Kecepatan dari aliran arus listrik ( s )

Dari pengertian dan rumus matematis dari Arus Listrik di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa persamaan antara Hukum Coulomb dan Arus Listrik ini ialah pada satuan yang digunakan dalam menghitung suatu aliran muatan listrik.

Untuk lebih membuat Anda semakin paham, saya akan memberikan beberapa contoh soal tentang perhitungan aliran muatan listrik.

 

Contoh Soal Hukum Coulomb

  1. Jika ada dia buah muatan listrik memiliki besar Q1 dan Q2 berada pada jarak r yang mempunyai gaya Coulomb sebesar Fc. Lalu berapakah besar gaya Coulomb nya, apabila muatan pertama diperbesar 6x.

Pembahasan:

Kondisi awal Q1, Q2, r dan Fc berlaku Fc = Q1, Q2 : r2

Saat kondisi muatan diperbesar:

Q1 = 6 Q1 menyebabkan gaya Coulomb berubah menjadi F’ berlaku

F’ = k Q1, Q2 : r2   

F’ = 6k Q1, Q2 : r2   

F’ = k (6Q1, Q2) : r2   

F’ = 6Fc

  1. Apabila ada dua muatan yang sama jenis besarnya ialah 2 x 10-6C dan 6 x 10-4C. Jika jarak dari muatan tersebut ialah 6 cm, jadi berapakah gaya Coulomb yang terjadi pada kedua muatan tersebut?

Pembahasan:

Diketahui:

Q1 = 2 x 10-6C

Q2 = 6 x 10-4C

r   =    6 cm = 6 x 10-2 m

Ditanya, berapakah Fcnya ?

Jawab:

Fc = F’ = k (Q1 x Q2) : r

Fc = 9 (109 x 2 x 10-6C x 6 x 10-4C) : 6 x 10-2

Fc = 9 (109 x 2 x 10-6C x 6 x 10-4C) : 36 x 10-4

Fc = 3 x 103   

  1. Jika ada dua buat aliran listrik yang bermuatan + 5 C dan + 12 C dengan jarak pisah satu sama lain 50 cm. Berapakah besar gaya yang terjadi antara kedua benda tersebut? (k = 9 x 109 Nm2/C2 )

Pembahasan:

Diketahui:

Q1 = 5 C

Q2 = 12 C

r    = 50 cm = 0,5 m

Ditanya, berapakah F nya?

Jawab: Karena kedua muatan tersebut ialah positif jadi gaya yang terjadi pada muatan tersebut ialah saling tolak-menolak.

F = k (Q1 x Q2) : r

F = 9 x 109 (5 x 12) : (0,5)2

F = 540 x 109 : 0,25

F = 2.160 x 109   

  1. Jika ada dua buah muatan listrik diletakkan terpisah dengan jarak sebagai berikut:

Contoh Soal Hukum Coulomb

Muatan di A sebesar 8 C dan gaya tarik-menarik yang bekerja pada kedua muatan adalah 45 N. Jika muatan A digeser ke arah kanan sejauh 1 cm dan k = 9.109 N.m2.C−2 maka gaya tarik-menarik yang terjadi pada kedua muatan tersebut ialah…

Pembahasan:

Pada jarak 4 cm, besar gaya tarik-menarik yang terjadi antara dua muatan tersebut atau gaya Coulombnya ialah sebesar 45 N. Yang mana r1 = 4 cm dan F1 = 45 N. Setelah itu muatan listrik A di geser ke sebelah kanan dengan jarak 1 cm. Jadi kedua jarak antara 2 muatan tersebut ialah 3 cm. Jadi, dimana r2 = 3 cm. Lalu berapakah F2?

Untuk menghitung F2 maka Anda harus menggunakan Hukum Coulomb, sebagai berikut:

F = k QA x QB : r2  

F ~ 1/r2

F2/F1 = (r1/2)2

F2/45 = (4/3)2

F2 = 16 : 9 X 45

F2 = 80 N ( C )

Jadi, gaya tarik-menarik yang terjadi atau F2 nya adalah 80 N ( C ) saat jaraknya digeser 1 cm.

  1. Apabila ada dua benda yang bermuatan listrik sejenis dengan Q1 = 5 x 10-4 C dan Q2  = 5 x 10-4 C. Benda bermuatan tersebut dipisahkan dengan jarak 5 cm. Maka tentukanlah gaya Coulomb antara dua muatan tersebut! (k = 9 x 109 Nm2/C2 )

Pembahasan:

Diketahui:

Q1  = 5 x 10-4 C

Q= 5 x 10-4 C

r    = 5 x 10-2 m

k   = 9 x 109 Nm2/C

Jadi berapakah Fc nya?

F = k (Q1 x Q2) : r2  

F = 9 x 109 Nm2/C2   X 5 x 10-4 C X 5 x 10-4 C : (5 x 10-2 m)2

F = 9 x 109 x 5 x 10-4  x 5 x 10-4 : 25 x 10-4

F = 9 x 10x 1 x 10-8  : 10-4

F = 9 x 109 + (-8 ) + (+4)

F =  9 x 105 N

Untuk lebih mudah menyelesaikan soal ini, Anda bisa terlebih dahulu mencari total kali dari 9 x 5 x 5 setelah itu dibagi 25. Setelah itu, Anda harus menjumlahkan semua bilangan pangkat yang ada di angka di atas.

 

Jadi, itulah pengertian, bunyi, persamaan, rumus, dan beberapa soal tentang Hukum Coulomb. Pada dasarnya Hukum Coulomb merupakan sebuah hukum yang mempelajari tentang perhitungan antara dua muatan listrik dalam suatu benda.

Semoga penjelasan di atas dapat membantu Anda!

Sumber:

loading...

Leave a Reply