HUKUM COULOMB

 

HUKUM COULOMB

Gaya yang dilakukan oleh satu muatan terhadap muaan lain telah dipelajari oleh Charles Coulomb (1736-1806) dengan menggunakan timbangan puntir hasil penelitiannya. Peralatan eksperimen Coulomb pada dasarnya sama dengan yang digunakan pada percobaan Cavendish, tetapi dengan masa yang digantikan dengan bola kecil bermuatan. Besarnya gaya tarik menarik atau tolak menolak elektro statis dari bola-bola kecil bermuatan akibat hasil gesekan, jauh lebih besar dibandingkan gaya tarik gravitasinya. Pada percobaan coulomb, jari-jari bola yang bermuatan jauh lebih kecildibandingkan jarak antara keduanya sehingga bola bermuatan tersebut bisa dianggap sebagai muatan titik. Untuk memperoleh muatan dan memfariasikan besarnya muatan, coulomb menggunakan cara induksi. Sebagai contoh, mula-mula muatan pada setiap bola sebesar q₀, besarnya muatantersebut  dapat dikurangi menjadi setengah q₀. Dengan cara membumikan salah satu bola tersebut agar muatannya terlepas dan kemudian kedua bola dikontakan kembali. Hasil dari percobaan-percobaan Coulumb dan hal-hal lain menyangkut gaya yang dilakukan suatu muatan titik terhadap muatan titik lainnya dinyatakan dalam Hukum Coulomb.

bunyi hukum coulomb

        "besar gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak  antara  dua benda yg ber muatan  listrik  berbanding  lurus  dengan  hasil  kali kedua muatannya  dan  berbanding terbalik  dengan  kuadrat  jarak yg memisahkan  kedua  muatan  tersebut "

Gambar dibawah ini memperlihatkan gaya yang dilakukan antara dua muatan dengan tanda yang sama dan antara dua muatan yang tandanya berlawanan.

Hukum Coulomb dapat dinyatakan dalam bentuk yang lebih sederhana dengan menggunakan pernyataan matematik. Andaikan q₁ dan q₂ merupakan muatan titik yang terpisah sejauh yang merupakan besar vector r₁₂ yang mengarah dari q₁ ke q₂. Gaya F₁₂ yang dilakukan q₁ pada q₂ adalah :

                  

 

Gambar (a) muatan yang sejenis tolak menolak. (b) muatan yang tidak sejenis tarik menarik.

 

Di mana ȓ₁₂ = r₁₂/r₁₂ yaitu vector satuan yang mengarah dari q₁ ke q₂ dan k adalah tetapan Coulumb yang mempunyai harga :

 

k = 8,99 x 10⁹ N. m²/C²

 

Dengan hukum Newton ketiga, gaya F₂₁ yang dilakukan pada q₁ adalah negative dari F₁₂. Dengan demikian F₂₁ mempunyai harga yang sama dengan F₁₂ tetapi mempunyai arah yang berlawanan. Besar dari gaya listrik yang dilakukan muatan q₁ pada muatan lain q₂ yang berada pada jarak r adalah sebagai berikut : kq₁q₂/r²

Jika kedua muatan mempunyai tanda yang sama, yaitu jika keduanya positif atau negative, gaya bersifat tolak menolak. Jika kedua muatan mempunyai tanda yang berlawanan, gayanya tarik menarik. Catat bahwa ada kesamaan antara hukum Coulumb dan hokum gravitasi Newton. Keduanya adalah hokum kuadrat terbalik, Namun, demikian gaya gravitasi antara dua partikel berbanding lurus dengan masa-masa partikel dan selalu tarik-menarik, sedangkan gaya listrik berbanding lurus dengan muatan-muatan listrik dan dapat bersifat tarik menarik maupun tolak menolak.