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.

Rumus Hukum Coulomb dan Contoh Soal

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.

Baca juga: Rumus Hukum Charles dan Contoh Soal

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.

Baca juga: Bunyi Hukum Avogadro dan Contoh Soal

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.

Baca juga: Pengertian, Rumus dan Contoh Soal Pembagi Arus

Semoga bermanfaat.