MASIH ingatkah kamu bahwa muatan listrik dapat saling menarik atau saling menolak? Bagaimana hubungan antara jarak dua benda yang bermuatan listrik terhadap gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik antarkedua benda?
Ilmuwan Prancis, Charles Augustin Coulomb (1736-1806), menyelidiki hubungan gaya tolak-menolak atau gaya tarik-menarik dua benda bermuatan listrik terhadap besar muatan listrik dan jaraknya menggunakan alat neraca puntir Coulomb.
Percobaan Coulomb.
Buat lebih jelasnya, simak penjelasan berikut yang dilansir dari Naskah Ilmu Pengetahuan Alam/Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Buat SMP/MTs Kelas IX Semester 1 yang ditulis Siti Zubaidah dkk.
Baca juga : Konsep Listrik Tetap terkait Muatan Listrik dan Elektroskop
Rumus gaya Coulomb
Berdasarkan percobaan dengan menggunakan neraca puntir, Coulomb menyimpulkan interaksi dua benda yang bermuatan sebagai berikut.
Baca juga : Rangkuman Bab 3 Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup
a. Semakin besar jarak kedua benda yang bermuatan, semakin kecil gaya listrik antara benda tersebut dan sebaliknya.
b. Semakin besar muatan kedua benda, semakin besar gaya listrik antara benda tersebut.
Gaya Coulomb pada muatan listrik.
Secara matematis, rumusan gaya Coulomb (Fc) dapat dituliskan sebagai berikut.
Fc = k (q1 ∙ q2/r2)
Baca juga : Enam Pewarisan Sifat pada Makhluk Hidup dan Kelainannya
Fc = gaya Coulomb (newton)
k = konstanta = 9 × 109 Nm2/C2
r = jarak antara dua muatan (meter)
q1 = besar muatan listrik benda pertama (coulomb)
q2 = besar muatan listrik benda kedua (coulomb)
Baca juga : Pewarisan Sifat dalam Pemuliaan Tanaman dan Hewan
Teladan soal
1. Dua muatan listrik positif yang ada di dalam membran sel saraf masing-masing sebesar q dan 2q terletak pada jarak 2 cm. Hitung berapakah gaya Coulomb yang dialami kedua muatan tersebut jika q = 1,6 × 10-19C! Besarnya konstanta (k) = 9 × 109 Nm2/C2.
Diketahui:
Muatan 1 (q1) = +q = 1,6 × 10-19 C
Muatan 2 (q2) = +2q = 3,2 × 10-19 C
Jarak kedua muatan (r) = 2 cm = 2 × 10-2 m
Ditanya: gaya Coulomb kedua muatan.
Jawab:
Fc = k (q1 ∙ q2/r2)
F = 9 × 109 Nm2/C2 × (1,6 × 10-19 C) × (3,2 × 10-19 C)/(2 × 10-2 m)2
F = 11,52 × 10-25 Nm2C2/C2m2
F = 1,152 × 10-24 N
Jadi besar gaya Coulomb yang dialami muatan positif q dan 2q yang terpisah pada jarak 2 cm sebesar 1,152 × 10-24 N.
2. Kalau besar gaya Coulomb antara dua muatan identik A dan B ialah 1,6 N serta kedua muatan tersebut terpisah pada jarak 3 cm, berapakah besar muatan A dan B?
Diketahui:
Gaya Coulomb kedua muatan = 1,6 N
Jarak kedua muatan = 3 cm = 0,03 m
Ditanya: besar muatan A dan B
Jawab:
Muatan A dan B identik sehingga qA= qB = qC
Fc = k (q1 ∙ q2/r2)
1,6 = 9 × 109 Nm2/C2 × q2/(3 × 10-2 m)2
q2 = 1,6 x 9 × 10-4/9 × 109
q = √1,6 × √10–13 = √16 × √10-14
q = 4 × 10-7 C = 0,4 µC
Jadi, besar muatan identik A dan B adalah 0,4 μC. (Z-2)
