Rumus Hukum Coulomb dan Contoh Soal

Rumus Hukum Coulomb dan Contoh Soal

tugassains.com – Sebuah gaya terjadi antara suatu muatan listrik dengan
muatan listrik lainnya yang terpisah oleh jarak, besaran gaya tersebut
bergantung dari besar muatan yang dimiliki dan seberapa jauh jarak antara
muatan-muatan tersebut.

Gaya yang terjadi antar muatan tersebut merupakan gaya coulomb, yaitu
merupakan salah satu jenis gaya dalam fisika untuk lebih jauh kita dapat
pelajari pada artikel ini.

Pengertian Hukum Coulomb

Apa itu hukum coulomb? Hukum Coulomb adalah fenomena gaya tarik-menarik atau
tolak menolak yang terjadi antara muatan listrik dengan muatan listrik lainnya
yang terpisah oleh suatu jarak, dengan besar gaya berbanding lurus terhadap
besar muatan dan berbanding terbalik terhadap jarak.

Gaya tersebut dihitung dalam satuan Newton (N).

Kapan gaya tarik-menarik dan tolak-menolak antar muatan terjadi? ketika
terdapat muatan yang berbeda maka akan terjadi gaya tarik-menarik sedangkan
gaya tolak-menolak akan terjadi pada muatan yang sejenis seperti berikut:

1. Gaya tarik-menarik antar muatan pada muatan (+) dengan muatan (-) atau
   sebaliknya muatan (-) dengan muatan (+).
2. Gaya tolak-menolak antar muatan pada muatan (+) dengan muatan
   (+) atau muatan (-) dengan muatan (-).

Penemu hukum Coulomb

Ilmuwan yang menemukan hukum Coulomb yaitu fisikawan Prancis bernama Charles
Augustin de Coulomb pada tahun 1785 yang menemukan bahwa melalui pengamatan
antara dua buah muatan pada jarak tertentu memiliki gaya tarik-menarik atau
tolak-menolak.

Besar gaya yang timbul sebanding dengan besar muatan namun berbanding terbalik
dengan jarak antar muatan, artinya semakin besar muatan maka semakin besar
gaya Coulomb yang dihasilkan namun semakin jauh jaraknya maka besar gaya akan
semakin mengecil.

Bunyi hukum Coulomb

Bunyi hukum coulomb dapat disimpulkan bahwa “dua buah benda bermuaatan listrik
memiliki gaya yang terjadi (tarik-menarik atau tolak menolak) dengan besar
gaya berbanding lurus dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan
jaraknya”. 

Konstanta Coulomb

Merupakan nilai konstanta yang digunakan dalam rumus hukum coulomb nantinya,
nilai konstanta coulomb diperoleh melalui perhitungan berikut:

Konstanta Coulomb

Dimana nilai ε₀ merupakan permitivitas vakum, sehingga nilai
konstanta coulomb bernilai 9×
10⁹ Nm²/C² yang merupakan hasil
setelah pembulatan.

Rumus Hukum Coulomb

Bagaimana cara mencari gaya coulomb, kita dapat mencari dengan menggunakan
persamaan berikut:

Rumus Hukum Coulomb

Keterangan
F : Gaya Coulomb dalam Newton (N)
k : konstanta
coulomb (9 × 10⁹ Nm²/C²)
q₁ :
besar muatan 1 dalam Coulomb (C)
q₂ : besar muatan 2
dalam Coulomb (C)
r   : jarak antara muatan
q₁ dan muatan q₂ dalam meter (m)

Untuk lebih memahami mari kita belajar dengan contoh soal yang disertai dengan
pembahasan.

Contoh Soal Hukum Coulomb

1. Diketahui dua muatan positif 1 dan 2 dengan muatan masing-masing
sebesar 8 μC dan 5 μC terpisah sejauh 4 cm. Hitunglah besar gaya coulomb yang
terjadi pada kedua muatan tersebut (k =
9×10⁹ Nm²/C²)!

Jawab
diketahui:
k =
9×10⁹ Nm²/C² 
q₁ =
8 μC = 8×10^-6 C
q₂ = 5 μC =
5×10^-6 C
r = 4 cm = 4×10^-2 m

ditanya: besar gaya coulomb?

Penyelesaian:
Hitung dengan menggunakan rumus secara teliti untuk
mengetahui hasil perhitungan.

2. Perhatikan dua buah muatan listrik berikut.

Contoh Soal Hukum Coulomb

Berapa besar gaya coulomb yang terjadi pada muatan A dan B tersebut?

Jawab
diketahui:
k =
9×10⁹ Nm²/C² 
q_A =
9×10^-4 C
q_B = 7×10^-4 C
r
= 3 m

ditanya: besar gaya coulomb?

Penyelesaian:
Sama seperti contoh soal sebelumnya kita dapat
menghitung besar gaya coulomb yang timbul dengan menggunakan rumus.

3. Diketahui gaya coulomb sebesar 480 N tolak-menolak terjadi pada dua
buah muatan yang terpisah sebesar 3cm antara muatan G dan H, jika muatan G
sebesar 16 μC hitunglah berapa besar muatan H (k =
9×10⁹ Nm²/C²)?

Jawab
diketahui:
k =
9×10⁹ Nm²/C² 
q_G =
16 μC = 16×10^-6 C
r = 3 m
k =
9×10⁹ Nm²/C² 

ditanya: Besar muatan H?

Penyelesaian:
Untuk mencari besar muatan yang dimiliki pada H kita
dapat menghitung dengan subtitusi terhadap rumus sehingga diperoleh nilai
muatan.

Jadi besar muatan H sebesar 3 μC.

Semoga bermanfaat.