Pemahaman, Rumus Dan Acuan Soal Aturan Coulomb

by

Materi fisika kali ini akan mempelajari topik wacana hukum coulomb, dimana kita akan mengdiskusikan ihwal apa itu hukum coulomb dan persamaan rumus hukum coulomb. Kemudian dilanjuti dengan latihan soal yang dibarengi dengan pembahasannya.

Dalam pembahasan sebelumnya, kita sudah membahas perihal relasi antara medan listrik dengan aturan coulomb, dimana tutorial lengkapnya dapat anda dapatkan pada : Contoh Soal Hubungan Medan Listrik Dan Hukum Coulomb

Pengertian dan Rumus Hukum Coulomb

Seperti yang kita pahami bahwa muatan listrik mampu mengandung muatan positif dan muatan negatif. Muatan-muatan tersebut dapat menyebabkan hadirnya sebuah gaya baik gaya tarik menawan atau gaya tolak menolak.

Gaya-gaya tersebut diterangkan dalam Hukum Coulomb. Seorang fisikawan asal Perancis-lah yang berjulukan Charles Augustin de Coulomb yang menjelaskan konsep dari Hukum Coulomb tersebut.

Hukum Coulomb pada dasarnya menyatakan bahwa interaksi muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang berbeda jenis akan tarik-mempesona.

Dengan demikian kita mampu menyimpulkan bawah Hukum Coulomb yakni :

Hukum yang menerangkan relasi antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu yang dapat menyebabkan gaya tarik menawan atau gaya tolak menolak.

Rumus Hukum Coulomb

Secara matematis, persamaan Hukum Coulomb mampu dituliskan sebagai berikut :

F = k

q1 . q2/r2

Keterangan

  • F yaitu gaya tarik menarik atau tolak menolak (N)
  • k yaitu konstanta pembanding yang nilainya 9×109 Nm2/C2
  • q1 yaitu muatan pertama (C)
  • q2 yakni muatan kedua (C)
  • r yaitu jarak antar muatan (m)

Berikut ini yakni beberapa poin dari penting dari rumus hukum Coulomb di atas:

  1. Jika kian besar muatan benda yang jaraknya tetap sama maka gaya tarik mempesona maupun gaya tolak menolaknya makin kuat.
  2. Jiika jaraknya kian jauh dan muatan kedua benda sama maka gaya tarik menarik maupun gaya tolak menolaknya akan kian lemah.
  3. Gaya tarik menawan ataupun gaya tolak menolak dipengaruhi oleh besarnya muatan dan jarak antar muatan.
  4. Muatan yang jenisnya sama akan tolak menolak dan muatan yang tidak sejenis akan tarik menawan. Makara kasusnya mirip pada kutub magnek. Kalau kutub utara magnet berdekatan dengan kutub selatan magnet maka akan tarik menawan. Sedangkan kutub utara magnet berdekatan dengan kutub utara magnet akan tolak menolak.
  Energi Potensial pada saat kecepatannya 0,8 kali kecepatan maksimum

Contoh Soal Hukum Coulomb

Soal No.1

Terdapat dua benda yang mempunyai muatan listrik sejenis, dimana q1 = 5 x 10-4 C dan q2 = 5 x 10-4 C yang terpisahkan dengan jarak 5 cm. Hitunglah besarnya gaya coulomb di antara dua muatan tersebut. (k = 9×109 Nm2/C2 )

Pembahasan

q1 = 5 x 10-4 C
q2 = 5 x 10-4 C
k = 9 x1 09 Nm2/C2
r = 5 cm = 5 x 10-2 m

F = k

q1 . q2/r2

F = 9 x 109

5 x 10-4 . 5 x 10-4/ (5 x 10-2)2

F = 9 x 109

25 x 10-8 /25 x 10-4

F = 9 x1 05 N

Jadi, gaya tolak menolak kedua muatan sejenis tersebut yaitu F = 9 x 105 N

Soal No.2

Diketahui dua muatan yang saling berdekatan dengan jarak 40 cm. Muatan –q1 = 2 µC dan +q2 = 8 µC. Apa yang terjadi pada kedua muatan tersebut dan hitunglah gayanya ?

Pembahasan

–q1 = 2 µC = 2 x 10-6
+q2 = 8 µC = 8 x 10-6
k = 9 x 109 Nm2/C2
r = 40 cm = 40 x 10-2 m = 4 x 10-1 m

Yang terjadi pada kedua muatan tersebut adalah timbulnya gaya tarik menarik akibat muatan yang tidak sejeneis.

Gaya yang dihasilkan dari kedua muatan tersebut yaitu :
F = k

q1 . q2/r2

F = 9 x 109

2 x 10-6 . 8 x 10-6/ (4 x 10-1)2

F = 9 x 109

16 x 10-12/16 x 10-2

F = 9 x 109 . 10-10
F = 9 x 10-1
F = 0,9 N


Soal No.3

Dua buah benda bermuatan listrik sejenis, tolak menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi

1/4

kali semula, maka gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi ….?
A. 16F
B. 21F
C. 12F
D. 11F
E. 14F

Pembahasan

F1 = F
r2 =

1/4

r1

Sebelum jarak didekatkan, gaya tolak menolaknya ialah :
F1 = F
F = k

q1 . q2/r12

Setelah jarak didekatkan menjadi

1/4

kali semula, gaya tolak menolaknya yaitu :
F2 = k

q1 . q2/r22

F2 = k

q1 . q2/(1/4 r1)2

F2 = k

q1 . q2/1/16 r12

F2 = 16k

q1 . q2/r12

F2 = 16F1

Jawab : A

Soal No.4

Dua buah muatan listrik mempunyai besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 N. Hitunglah jarak pisah kedua muatan tersebut ?

  Sifat-Sifat Kutub Medan Magnet

Pembahasan

q1 = 6 µC = 6 x 10-6 C
q2 = 6 µC = 6 x 10-6 C
k = 9 x 109 Nm2/C2

F = k

q1 . q2/r2

1,6 = 9 x 109

6 x 10-6 . 6 x 10-6/r2

r2 = 9 x 109

6 x 10-6 . 6 x 10-6/1,6

r2 =

9 x 36 x 10-3/1,6

r2 =

9 x 36 x 10-2/16

r = √ 9 x 36 x 10-2 16 =

3 x 6 x 10-1/4

r = 4,5 x 10-1 m = 45 cm
Jarak kedua muatan dalam centimeter ialah 45 cm

Soal No.5 (Ebtanas 2003)

Kaca yang digosokkan kain sutera akan bermuatan positif. Hal ini terjadi alasannya adalah…
A. elektron berpindah dari kain sutera ke kaca
B. elektron berpindah dari kaca ke kain sutera
C. proton berpindah dari kain sutera ke beling
D. proton berpindah dari kaca ke kain sutera

Pembahasan

Muatan beling positif sebab elektron dari kaca berpindah ke kain sutera.

Jawab : B

Soal No.6 (Ebtanas 1991)

Sepotong ebonit akan bermuatan listrik negatif jikalau digosok dengan wol, alasannya adalah…
A. muatan positif dari kayu hitam pindah ke wol
B. elektron dari wol pindah ke ebonit
C. muatan positif dari wol pindah ke kayu hitam
D. elektron dari ebonit pindah ke wol

Pembahasan

Ebonit menjadi negatif alasannya adalah elektron dari kain wol pindah ke kayu hitam.

Jawab : B