Senin, 13 Agustus 2012

Hukum Coulomb

HUKUM COULOMB

Kita sudah tahu, bahwa dua muatan yang sejenis akan tarik-menarik dan dua muatan yang tidak sejenis akan tolak-menolak. Ketika sudah kelas IX SMP, pengetahuan itu belum cukup. Kita juga harus tahu berapa besar gaya tarik-menariknya dan berapa gaya tolak-menolaknya. 

Charles Augustin de Coulomb, menemukan hubungan antara gaya listrik dengan besar muatan-muatan dan jarak antara kedua muatan tersebut. Hubungan ini disebut sebagai Hukum Coulomb.

“Besarnya gaya tarik-menarik dan tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan”.

Gaya tarik-menarik atau tolak menolak ini disebut dengan gaya Coulomb atau gaya listrik.

Sekarang mari kita kupas hukum Coulomb ini dengan seksama :
a. Besarnya gaya tarik menarik atau tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing

Contoh :
Dua muatan masing-masing + 2Q dan + Q terpisah sejauh d mengalami gaya listrik sebesar F. Berapa besar gayanya jika muatan masing-masing menjadi +3Q dan +4Q?
Penyelesaian
Dari soal di atas dapat dibuat diagram sebagai berikut.
clip_image001
Karena besarnya gaya Coulomb F sebanding dengan muatan-muatannya maka dapat dituliskan
clip_image002
Perhatikan diagram berikut.
clip_image003
Nampak bahwa, ketika muatan-muatannya menjadi lebih besar maka besar gaya Coulomb-nya juga lebih besar.

b. Besarnya gaya Coulomb berbanding terbalik kuadrat jarak kedua muatan
Ketika dua buah muatan terpisah makin jauh, tentunya pengaruh keduanya akan semakin kecil. Lebih kecilnya, bukan sekedar berbanding terbalik tetapi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak keduanya.

Contoh :
Dua muatan masing-masing +Q C dan +Q C terpisah sejauh d mengalami gaya Coulomb sebesar F. Berapa gaya tolak-menolaknya, ketika jarak muatan-muatannya menjadi 2d?
clip_image004
Penyelesaian
Besarnya gaya Coulomb berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan, sehingga besar gaya Couomb F’ nya menjadi :

clip_image007 


Jadi, ketika jarak kedua muatan menjadi 2 kali lebih besar, maka gaya Coulombnya ¼ kali gaya semula, ketika jaraknya menjadi 3 kali, maka gaya Coulombnya menjadi 1/9 kali gaya semula dan seterusnya.

Latihan :
1. Dua muatan masing-masing + 2Q dan + 3Q terpisah sejauh d mengalami gaya listrik sebesar F. Jika muatan masing-masing menjadi +6Q dan +4Q,
a. Gambarkan diagramnya?
b. Berapa gaya Coulombnya sekarang?

2. Dua muatan masing-masing +Q C dan +Q C terpisah sejauh d mengalami gaya Coulomb sebesar F. Ketika jarak kedua muatannya menjadi ½ d,
a. Gambarkan diagramnya?
b. Berapa gaya Coulombnya sekarang?

Rumus Hukum Coulomb
Dari bunyi hukum Coulomb, yaitu “besarnya gaya tarik-menarik dan tolak-menolak sebanding dengan besar muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan”, maka dapat dirumuskan :
clip_image009
F = besarnya gaya Coulomb (N)
Q1,2 = muatan 1 dan 2 (C)
r = jarak kedua muatan (m)
k = 9.109 N m2/C2

Contoh :
Dua buah muatan masing-masing + 2µ C dan + 3µ C, terpisah sejauh 2 cm. Jika k = 9.109 N m2/C2, berapa besar gaya tolak-menolaknya?
Penyelesaian
Diketahui :
k = = 9.109 N m2/C2
Q1 = + 2µ C = 2.10-6 C
Q2 = + 3µ C = 3.10-6 C
r = 2 cm = 2.10-2 m
Ditanya : F ?
Jawab :
clip_image011
=clip_image013
= clip_image015

= 13,5. 109-6-6-(-4)
= 13,5. 101
= 135 N

Latihan :
1. Dua buah muatan masing-masing + 2µ C dan + 6µ C, terpisah sejauh 3 cm. Jika k = 9.109 N m2/C2, berapa besar gaya tolak-menolaknya?
2. Dua buah muatan masing-masing + 4.10-5 C dan + 8.10-5 C, terpisah sejauh 4 cm. Jika k = 9.109 N m2/C2, berapa besar gaya tolak-menolaknya?

5 komentar:

  1. teryta bljar tik tdk she sulit yg qw kira

    BalasHapus
  2. Pak, sy msh bingung, sy pny soal gini, ada dua muatan -2mc dan -8c didekatkan pd jarak 4 cm, gaya tolak antara kedua muatan sebesar? tlng dibantu ya pak, makasih....

    BalasHapus
  3. terima kasih banyak, pokoknya hatur nuhun, bagus banget:)

    BalasHapus
  4. tolong admin nya ya di perbaiki nilai yg diketahui dalam soal itu...
    di karenakan, itu pangkatnya berbeda dengan jalan penyelesaian dri soal itu...

    makasih....

    BalasHapus