Hukum Coulomb: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal | Fisika Kelas 12

Di artikel Fisika kelas 12 kali ini, kita akan mempelajari tentang Hukum Coulomb secara lengkap, disertai dengan rumus dan pembahasan soalnya.  

—

Guys, kamu sudah tahu kan bahwa muatan listrik terdiri dari muatan positif dan negatif? Ternyata, muatan-muatan tersebut bisa menghasilkan gaya, lho! Yup, Hukum Coulomb-lah yang menjelaskan gaya yang terjadi antara muatan-muatan tersebut.

Nah, materi mengenai Hukum Coulomb sebenarnya sudah pernah kita pelajar di kelas 9, lho! Biar nggak lupa, kamu bisa cek materinya di sini yah guys. Di kelas 12 sekarang ini, saatnya kita belajar Hukum Coulomb lebih dalam lagi. Simak pembahasan berikut, kuy!

Mengenal Hukum Coulomb

Hukum Coulomb ditemukan oleh ahli fisika asal Prancis yang bernama Charles Augustin de Coulomb. Coulomb melakukan penelitan mengenai gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang diberi muatan listrik dan dipisahkan oleh jarak tertentu.

Hukum Coulomb pada dasarnya menyatakan bahwa interaksi muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang berlainan jenis akan tarik-menarik. Dari hasil percobaan Coulomb, dapat dinyatakan bunyi Hukum Coulomb sebagai berikut:

Misalnya, ada dua muatan, yaitu q₁ dan q₂ yang berada pada jarak r satu sama lain dalam ruang hampa udara. Jika q₁ dan q₂ memiliki muatan yang sama, maka kedua muatan akan saling tolak-menolak. Contohnya seperti yang ditunjukkan pada gambar (a) dan (b), ya.

Pada gambar (a), muatan q₁ dan q₂ sama-sama positif. Makanya, muatan q₁ mendapat gaya tolakan sebesar F₁₂ ke kiri akibat interaksi dengan muatan q₂. Sementara itu, muatan q₂ mendapat gaya tolakan F₂₁ ke kanan akibat interaksi dengan muatan q₁. Begitupun yang terjadi pada gambar (b). Muatan q₁ dan q₂ sama-sama bernilai negatif, sehingga terjadi gaya tolak menolak pada masing-masing muatannya.

Sebaliknya ya, jika q₁ dan q₂ memiliki muatan yang berbeda, maka kedua muatan akan saling tarik-menarik. Contohnya seperti pada gambar (c). Muatan q₁ positif dan muatan q₂ negatif, sehingga terjadi interaksi saling tarik menarik antar dua muatan. Muatan q₁ ditarik oleh muatan q₂ dengan gaya F₁₂ ke kanan, sedangkan muatan q₂ ditarik oleh muatan q₁ dengan gaya F₂₁ ke kiri.

Nah, konsep di atas ini harus benar-benar kamu pahami karena sangat berguna untuk menentukan interaksi lebih dari dua muatan.

Baca Juga: Transistor, Si Kecil Pendobrak Zaman

—

Sampai sini, sudah mulai paham belum dengan materi Hukum Coulomb? Kalo masih ada poin-poin yang belum kamu mengerti, mending belajar sama ahlinya, deh. Belajar bareng kakak-kakak pengajar di Ruangguru Privat Fisika misalnya. Hehehe…

Belajar nggak cuma menyenangkan, tapi kamu juga bakal diajari konsepnya sampai paham! Para pengajar di Ruangguru Privat juga sudah terstandarisasi kualitasnya, loh. Kamu juga bisa pilih nih, mau diajarkan secara langsung (offline) atau daring (online). Fleksibel, kan? Untuk info lebih lanjut, cuss klik link berikut!

Rumus Hukum Coulomb

Lalu, mungkin di antara kamu ada yang bertanya, bagaimana dengan gaya yang dihasilkan oleh masing-masing muatan? Dalam kasus di atas, berarti nilai F₁₂ dan F₂₁. Menurut Hukum Coulomb, gaya yang dihasilkan oleh interaksi dua muatan tersebut akan bernilai sama (F₁₂ = F₂₁). Besar gaya Coulomb antar dua muatan listrik dapat ditentukan menggunakan rumus berikut ini:

Nah, gaya Coulomb dipengaruhi oleh konstanta Coulomb (k) yang nilainya bergantung dengan permitivitas medium. Kalau kedua muatannya itu berada dalam medium udara, maka nilai konstanta Coulomb-nya adalah k≈ 9×10⁹N⋅m²/C².

Contoh Soal Hukum Coulomb

Untuk lebih memahami Hukum Coulomb, yuk kita bahas bersama contoh soal dibawah ini!

Dua buah titik A dan B berjarak 3 meter, masing-masing bermuatan listrik +4 x 10^-4 C dan -1 x 10^-4 C. Titik C terletak di antara A dan B, berjarak 2 meter dari A dan bemuatan listrik +3 x 10^-5 C. hitung besar gaya elektrostatis pada muatan di C!

Pembahasan:

Diketahui:

q_A = +4 x 10^-4 C

q_B = -1 x 10^-4 C

q_C = +3 x 10^-5 C

r_CA = 2 m

r_BA = 3m

Ditanya: F_C ?

Jawab:

Muatan q_C ditolak q_A ke kanan karena kedua muatan sejenis tetapi ditarik ke kanan oleh muatan q_B karena berlawanan jenis. Jadi gaya elektrostatis F_C adalah:

Jadi, besar gaya Coulomb di titik C adalah 54 N ke arah kanan.

Nah, sekarang kamu sudah paham kan pengertian hukum Coulomb, rumus, dan contoh soalnya? Kamu masih punya pertanyaan atau soal-soal tentang Hukum Coulomb ini? Langsung saja tanyakan melalui roboguru plus. Kamu tinggal foto soal-soal yang ingin ditanyakan, dan gurumu akan langsung menjawab pertanyaan kamu. Seru dan mudah, kan? Yuk, daftar sekarang juga!

Referensi:

Rosyid MF, Budhi RH, Resmiyanto R, Prastya DS. (2008) Kajian Konsep Fisika 3 untuk Kelas XII SMA dan MA. PT Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.

Konsep dan Contoh Soal Hukum Coulomb [Daring]. Tautan: https://www.lakonfisika.net/2019/07/konsep-contoh-soal-hukum-coulomb-gaya-coulomb.html (Diakses pada 5 Agustus 2021)

Sumber Gambar:

Foto ‘Charles Augustin de Coulomb’ [Daring]. Tautan: https://nationalmaglab.org/education/magnet-academy/history-of-electricity-magnetism/pioneers/charles-augustin-de-coulomb (Diakses pada 4 Agustus 2021)