Hukum Coulomb

Listrik berasal dari kata elektron yang berarti batu ambar. Jika sebuah
batu ambar digosok dengan kain sutra, maka batu akan dapat menarik
benda-benda ringan seperti sobekan kertas. Dari hal tersebut maka
dikatakan batu ambar tersebut bermuatan listrik.
Muatan merupakan ciri dasar dari semua penyusun zat. Zat tersusun
dari proton, netron dan elektron. Elektron memiliki muatan negatif dan
proton memiliki muatan positif. Besarnya muatan listrik (dilambangkan
dengan Q) yang dimiliki sebuah benda, secara sederhana menunjukkan
berapa kurang atau lebihnya jumlah muatan negatif dibanding dengan
jumlah muatan positifnya.
1) Gejala Listrik
a) Hukum Coulomb
Pengertian muatan listrik menunjukkan bahwa muatan tidak
menyebar pada daerah tertentu melainkan berkumpul dalam satu titik.
Pada tahun 1785 Charles Coulomb mengadakan penelitian pertama
tentang gaya yang ditimbulkan oleh dua benda yang bermuatan
dengan alat yang bernama neraca puntir coulomb.


Dari hasil percobaan tersebut, Coulomb berkesimpulan :
Besarnya gaya interaksi antara dua buah benda titik yang
bermuatan listrik adalah berbanding lurus dengan perkalian antara
masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
antara kedua muatan titik tersebut.
Besar gaya interaksi dalam persamaan matematis dinyatakan
sebagai berikut :
i) Untuk muatan listrik yang berada diruang vakum (hampa udara).

ii) Untuk muatan yang berada dimedium dielektrik.



Keterangan :

· F : besar gaya interaksi yang dialami oleh masing-masing muatan satuannya Newton (N).
· q1,q2 : besar masing-masing muatan, satuannya Coulomb (C)
· ke : konstanta dielektrik dari medium (permitivitas relatif).
· k : konstanta pembanding, dengan k = 4pe0-1.
· harga konstanta diambil : 9. 109Nm/coulomb2
· e0 : permitivitas ruang vakum (ruang hampa) : 8,9. 10-12C2/Nm2
· r : jarak antara kedua muatan listrik, satuannya meter(m)

Hubungan k dengan ke adalah :



Catatan :
a.> Gaya interaksi adalah tarik menarik jika kedua muatan tersebut
      berlainan tanda, dan akan saling tolak menolak jika kedua
      muatan tersebut bertanda sama.



b.> Gaya interaksi/ gaya coulomb merupakan besaran vektor jadi
       berlaku hukum penjumlahan secara vektor.

c.> Besar gaya coulomb yang dialami oleh dua muatan pertama
      akibat muatan kedua, sama dengan besar gaya coulomb yang
      dialami oleh muatan kedua akibat muatan pertama.

d.> Permitivitas dalam udara dapat dianggap sebagai permitivitas
      ruang hampa (vakum).

          Dalam sebuah ruangan yang terdapat muatan +Q, berdasar pada
hukum Coulomb bila kita meletakkan muatan uji +q pada ruang
tersebut akan mendapatkan gaya coulomb (tolak menolak).

Perhatikan gambar dibawah ini :

 

      

 Medan listrik selalu dicirikan dengan adanya gaya coulomb pada
muatan-muatan listrik dalam suatu ruangan. Dari gambar diatas dapat

disimpulkan bahwa adanya gaya coulomb pada muatan +Q dan +q,
dalam ruang tersebut terdapat medan listrik. Untuk muatan –Q dan
diletakkan muatan uji +q maka akan terjadi gaya coulomb yang saling
tarik-menarik antara kedua muatan tersebut.