MATERI HUKUM COULOMB-xii

Cik Avni Nurvalah_20824012

Materi

HUKUM COULOMB

Untuk Kelas XII SMA

Pernahkah kalian melihat fenomena ketika kita mendekatkan
ujung batu baterai tetapi tidak bisa ditempelkan antara kedua ujungnya

?

Jika pernah, kalian berarti secara langsung sedang mengamati
fenomena dari elektrostatis.

Fenomena ini dapat terjadi karena ujung dari batu baterai
mempunyai muatan listrik positif (+) dan negatif (-). Saat kita
mendekatkan ujung yang memiliki muatan positif dengan ujung yang
sama-sama memiliki muatan positif juga, kedua baterai tersebut seakan
menolak untuk menempel. Meski demikian, apabila ujung yang
memiliki muatan positif didekatkan dengan ujung yang memiliki
muatan negatif maka akan dengan mudah saling menempel.

Fenomena elektrostatis tersebut kemudian akan dibahas lebih
mendalam melalui hukum yang dinamakan hukum coulomb.

A. Sejarah Hukum Coulomb

Hukum Coulomb pertama kali dikemukakan oleh ilmuwan fisika yang
berasal Perancis, yakni Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1780-an.
Pada awalnya pengembangan dari hukum ini sebenarnya telah dimulai sejak
tahun 600 SM. Semuanya berawal dari ditemukannya teori listrik statis. Lalu,
teori tersebut terus dikembangkan oleh para ilmuwan lainnya.

Pada tahun 1600, ilmuwan asal Inggris yang bernama William Gilbert
melakukan sebuah penelitian tentang listrik statis yang gunanya yaitu untuk
membedakan dengan efek batu magnet. Dari penelitian William Gilbert
tersebut, kemudian ditemukanlah kata electric dalam istilah kelistrikan.

Kemudian pada abad 18, dua ilmuwan yang berasal dari Italia, yakni
Daniel Bernoulli dan Alessandro Volta yang melakukan percobaan untuk
mengukur gaya antar pelat kapasitor untuk mengetahui apakah gaya listrik
berkurang seiring dengan jarak dan dipengaruhi oleh gaya gravitasi. Selain
itu adapun Franz Aepinus juga menemukan hukum kuadrat terbalik pada
1758.

Setelah itu ada eksperimen juga yang dilakukan ilmuwan yang berasal
Inggris, yakni Joseph Priestley. Joseph Priestley melakukan eksperimen
kepada bola yang memiliki muatan listrik. Ia mengajukan usul bahwa gaya
listrik mengikuti hukum kuadrat terbalik, tetapi ia tidak menguraikan dengan
detail dan hanya sekadar menduga bahwa gaya antar muatan bervariasi
sebagai kuadrat terbalik dari jarak.

Kemudian, puncaknya ialah penelitian yang dilakukan oleh Charles
Augustin de Coulomb pada tahun 1785. Dalam penelitian tersebut, Coulomb
melakukan eksperimen dengan menggunakan sebuah neraca torsi yang
berguna untuk mengetahui besarnya gaya yang bekerja pada dua buah objek
yang mempunyai muatan listrik.

Hasilnya, Coulomb mendapatkan hasil yakni teori listrik statis yang
pada akhirnya diberi nama Hukum Coulomb. Selain diabadikan menjadi
nama hukum, nama Coulomb juga diabadikan sebagai satuan muatan listrik,
yakni Coulomb (C).

B. Pengertian Hukum Coulomb

Hukum Coulomb pada dasarnya yakni hukum yang menjelaskan
perihal hubungan yang ada di dalam muatan listrik. Seperti yang telah
diketahui, bahwa muatan listrik dibagi menjadi dua jenis, yakni muatan
positif dan muatan negatif.

Hukum ini menjelaskan mengenai kondisi ketika dua muatan listrik
dengan jarak tertentu saling berinteraksi dan melakukan gaya Tarik
menarik atau tolak menolak. Salah satu faktor yang menjadi pengaruh dari
besarnya gaya hukum coulomb sendiri adalah besar dari muatan listrik
benda tersebut.

Gaya tarik menarik akan terjadi apabila muatan listrik yang berlainan
(+-) bertemu, sedangkan gaya tolak menolak akan muncul ketika muatan
listrik sejenis (++/–) saling bertemu.

Hukum coulomb ini sebenarnya mempunyai kesamaan dengan
hukum gravitasi terkemuka yang telah dikemukakan oleh Isaac Newton.
Persamaan tersebut terletak pada perbandingan kuadrat yang terbalik.
Sedangkan perbedaannya ialah gaya yang dihasilkan, di mana gaya
gravitasi hanya terjadi tarik-menarik, sedangkan gaya listrik tak hanya
sekadar gaya tarik-menarik tetapi juga terdapat gaya tolak-menolak.

Bunyi Hukum Coulomb

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Charles Auguste de
Coulomb. Maka muncul kesimpulan bahwa bunyi dari Hukum
Coulomb tersebut ialah:

“Apabila terdapat dua benda bermuatan listrik maka akan
menimbulkan gaya di antara keduanya, yaitu tarik menarik atau tolak
menolak, besarnya akan sebanding lurus dengan hasil kali nilai kedua
muatan dengan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua

benda tersebut.”

C. Penerapan dalam Kehidupan Sehari-hari

Contoh sederhana yang bisa dilihat dalam kehidupan sehari-hari ialah
penerapan dari penangkal petir yang biasanya ada di berbagai rumah.
Cara kerja penangkal petir pada umumnya memiliki muatan positif.
Sehingga saat ada petir yang memiliki muatan negative, penangkal petir
akan menangkap petir tersebut kemudian akan dialirkan ke tanah
menggunakan kabel konduktor dan menjadikan aliran petir tersebut tidak
masuk ke dalam aliran listrik yang berada di dalam rumah.

D. Rumus Hukum Coulomb

Dari pernyataan yang diutarakan oleh Charles Auguste de Coulomb,
muncullah rumus matematis yang digunakan untuk menentukan besar
gaya coulomb yaitu sebagai berikut:

Keterangan:
F : Gaya Coulomb (N)
K : Konstanta Coulomb ( 9×109 Nm2/C2)
q1 : Besar muatan benda 1 (C)

q2 : Besar muatan benda 2 (C)

r : Jarak antar muatan (m)

Dari rumus tersebut dapat disimpulkan bahwa nilai konstanta coulomb akan
bergantung menyesuaikan pada satuan yang dipilih.

Dengan demikian, dapat diartikan bahwa semakin jauh jarak antara kedua
muatan akan menyebabkan gaya listrik yang ada juga semakin kecil. Sebaliknya,
apabila jika jarak antara kedua muatan dekat, akan menyebabkan gaya listrik
menjadi semakin besar.

Contoh Soal

1. Jika ada dua benda bermuatan dengan Q1 = 4 x 10-6 C dan Q2 = 6 x 10-6
C dengan jarak 2 cm. Berapakah gaya Coulomb yang terdapat di antara dua
benda tersebut?
Pembahasan:

2. Dua buah muatan diatur seperti pada gambar di bawah ini. Besar muatan
pada A adalah +8 mikro Coulomb dan muatan di B adalah -5 mikro
Coulomb. Sedangkan besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan
adalah… (k = 9 x 109 Nm2C−2, 1 mikro Coulomb = 10−6 C). Berapakah
Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan?
Pembahasan:
Muatan A (Q1) = +8 µC = +8×10-6 C
Muatan B (Q2) = -5 µC = -5×10-6 C
k = 9×109 Nm2C2
r = 10 cm = 0,1 meter
Ditanya: Besar gaya listrik kedua muatan (Fc)?