Hukum Coulomb: Penemu, Bunyi, Rumus dan Contoh Soalnya

Hukum Coulomb

Kalimat.ID – Hukum Coulomb memiliki beberapa kesamaan dengan adanya hukum sebelumnya yaitu hukum gravitasi Newton. Persamaan tersebut terletak pada nilai perbandingan kuadrat yang terbalik yang sudah tertulis pada hukum gravitasi Newton.

Perbedaannya ada pada gaya gravitasi yang selalu tarik menarik, sedangkan pada gaya listrik hanyalah bersifat tarik menarik dan juga tolak menolak.

Dapat disimpulkan jika hukum Coulomb mengambil sebuah pernyataan jika sebuah muatan listrik yang memiliki jenis yang sama akan saling tolak menolak, sedangkan muatan listrik yang memiliki jenis berbeda akan saling tarik-menarik. Untuk penjelasan silakan anda baca secara lengkap beberapa uraian berikut ini.

Sejarah Coulomb

Hukum Coulomb ditemukan oleh ilmuwan bernama Charles-Augustin de Coulomb. Lahir pada tanggal 14 Juni 1736, yang berasal dari Perancis. Hukum tersebut dicetuskannya saat dia melakukan penelitian mengenai elektrostatik dari adanya tolakan dan tarikan.

Ayahnya adalah seorang bangsawan yang bernama Henry Coulomb. Maka dari itu pendidikannya sangat terjamin sehingga dia memiki wawasan luas dalam memperdalam ilmunya.

Bakatnya sebagai ilmuwan dan matematika memacunya menjadi Korps Ahli Teknik Kerajaan. Dia mengawali karir pekerjaannya dengan ditugaskan ke daerah Martinique. Dan pada tahun 1779 dia kembali lagi ke Paris dan masuk dalam anggota akademi ilmiah.

Pendidikan Charles Coulomb dimulai saat dia pindah ke Paris. Dia masuk dan belajar di sekolah Collège Mazarin. Saat mengemban pendidikan, dia mendalami ilmu sastra, astronomi, dan juara matematika. Namun saat ayahnya mengalami kebangkrutan lantas dia dan ayahnya kemudian pindah ke Montpellier. Keinginannya mendalami astronomi dan matematika membuatnya melanjutkan studi di Society of Sciences pada tahun 1757.

Keinginan Coulomb untuk menjadi insinyur kemudian membawanya ke École du Génie di Mézières, salah satu universitas ternama. Kemudian dia berhasil menyelesaikan pendidikan dan memperoleh predikat sebagai letnan saat mengemban studi di Corps du Génie.

Saat revolusi Perancis pecah di mengungsi ke Blois bersama salah satu sahabat dekatnya yang juga seorang ilmuwan yakni Jean-Charles de Borda. Setelah menjalankan beberapa percobaan yang penting disekitar tahun 1802, dia kemudian dijadikan inspektur pendidikan.

Mengenai penelitian yang sudah dijalankan Coulomb diawali dengan meneliti tekanan yang bekerja pada sebuah benda. Dan penelitian ini menjadi tolak ukur dari keilmuwan modern mengenai kekuatan dari benda-benda. Dari beberapa karyanya yang membahas mengenai magnet dan listrik, mampu menghasilkan beberapa makalah penting.

Penelitian selanjutnya dia jalankan dengan mengambil sampel magnet kompas. Saat melakukan sernagkaian penelitian dia menemukan jika adanya pergeseran saat adanya gesekan di sumbu jarum.

Kemudian dia mengambil dan membuat kompas memakai benang lembut yang dililitkan pada sebuah jarum. Dan penelitian yang dijalankan ini mengarahkannya pada penemuan timbangan puntir.

Dari timbangan puntir yang diteliti dia juga berhasil menemukan sebuah pergerakan dari dua muatan yang didekatkan saat adanya pengaruh muatan listrik. Hal inilah yang menyebabkan adanya gesekan yang terdapat dalam beberapa mesin sehingga dia mengeluarkan teori pelumasan. Yang akan membuat mesin tidak mudah panas bahkan rusak saat dioperasikan.

Penemu Hukum Coulomb

Fisika merupakan salah satu ilmu pengetahuan yang berkaitan langsung dengan penemuan- penemuan penting serta beberapa hukum dasar, salah satunya yaitu hukum Coulomb.

Di dalam fisika juga mencakup banyak sekali elemen penting yang berkaitan langsung dengan alam semesta beserta interaksinya. Keren itu ilmu fisika juga mempelajari tentang benda-benda beserta gejala-gejala, kejadian dan juga interaksi dari semua benda tersebut. Ada juga materi yang membahas mengenai energi berdasarkan aturan dan hukum dari beberapa pengamatan atau penelitian yang dihasilkan.

Semua benda yang ada di dunia terdiri dari tiga bagian penting, yaitu benda padat, benda cair, dan benda. Di mana Di dalam beberapa benda tersebut memiliki partikel atau materi penyusun yang tentu saja berukuran besar maupun kecil.

Semua partikel yang terdapat di dalam benda ditemukan oleh ilmuwan yang bernama Democritus (460-370 SM) dan kemudian dinamakan dengan atom. Atom memiliki arti benda yang sudah tidak bisa dibagi, atau bagian terkecil dari sebuah yang benda. Di dalam atom terdapat materi yang memiliki sifat sama.

Penelitian yang memiliki beratkan pada partikel atom kemudian mengalami perkembangan. Salah satu teori atom yang terdiri dari tiga macam partikel penyusunnya. Ketiga partikel yang menyusun sebuah atom dapat dijabarkan menjadi neutron, proton, dan elektron.

Dimana proton dan elektron letaknya ada di pusat atom, sedangkan elektron bergerak mengelilingi proton dan neutron melalui beberapa lintasan tertentu. Hal inilah yang menyebabkan pandangan banyak ahli jika proton dan elektron merupakan inti dari atom. Di dalam inti atom terdapat gaya saling tarik menarik sehingga menyebabkan elektron bergerak pada lintasan yang mengelilinginya.

Dari adanya perputaran yang terjadi di inti atom tersebut, membuat adanya muatan positif dan negatif serta atom bermuatan netral.

– Atom netral merupakan atom yang memiliki jumlah proton yang sama dengan jumlah elektron.
– Atom yang memiliki muatan positif merupakan atom netral yang mampu melepaskan elektron atau dalam arti yang kekurangan elektron.
– Atom bermuatan negatif merupakan atom netral yang mampu menangkap elektron atau dalam atom yang kelebihan elektron.

Dari pembagian atom yang sudah dijelaskan tersebut, dapat menyatakan jika elektron memiliki muatan negatif sedangkan inti atom memiliki muatan positif. Yang memiliki muatan positif dapat diartikan jika benda tersebut sedang kekurangan elektron.

Sedangkan benda yang memiliki muatan negatif merupakan benda yang memiliki kelebihan elektron. Dari beberapa muatan benda tersebut maka dapat disimpulkan jika benda memiliki listrik statis pada keadaan tertentu.

Benda yang memiliki muatan listrik statis tentu saja benda tersebut dapat menarik maupun menolak benda yang memiliki listrik jenis lainnya. Untuk membuat benda netral dapat ditemukan dengan cara menggosokkan sebuah benda. Karena dari muatan listrik yang terjadi tentu saja juga harus memisahkan elektron yang mengikatnya.

Bunyi Hukum Coulomb

Saat batang kaca digosokkan pada sebuah kain tentu saja akan ada perpindahan elektron yang terjadi di batang kaca dengan kain sutra yang digosok. Langkah tersebut tentu saja menjadikan benda tersebut memiliki gaya tarik menarik yang terjadi dari inti atom kain kepada elektron yang jauh lebih kuat dibandingkan inti atom yang terdapat di dalam kaca.

Batang kaca akan mengalami kekurangan elektron pada saat terjadi gosokan. Dengan begitu maka muatan listrik yang terdapat dalam batang kaca akan jauh lebih besar. Hal tersebut membuat gaya tarik yang ada di batang kaca jauh lebih besar dibandingkan sebelumnya.

Hal tersebut juga terjadi pada dua benda yang memiliki muatan listrik. Untuk semakin memahami terjadinya interaksi yang terjadi di antara dua benda yang memiliki muatan dapat menggunakan contoh kaca dengan penggaris yang sudah memiliki muatan.

Dari adanya gaya tarik menarik inilah terjadi hubungan yang diatur dalam hukum coulomb. Bunyi hukum Coulomb adalah “besar gaya tarik-menarik atau menolak di antara dua buah muatan listrik akan sebanding dengan muatan muatannya serta memiliki perbandingan terbalik dengan kuadrat jarak diantara keduanya”.

Gaya tarik menarik dan juga gaya tolak menolak yang terjadi antara dua buah muatan listrik dinamakan dengan gaya coulomb (Fc). Jika dua buah muatan yang sama didekatkan, dapat disimpulkan jika gaya kolomnya akan saling tolak menolak.

Hal tersebut berlaku sebaliknya, jika dua muatan memiliki jenis yang sama maka akan saling berdekatan atau tarik menarik. Besarnya Sebuah gaya columb tergantung dua hal, yaitu:

– besar dari masing-masing sebuah benda ( Q1 dan Q2
– kuadrat dari jarak di antara 2 muatan (r^2).

Rumus Hukum Coulomb

Di tahun 1780, charles Coulomb melakukan penelitian mengenai gaya listrik dengan memakai timbangan torsi. Alat yang digunakannya hampir sama dengan peralatan yang sudah dipakai oleh Cavendish, yakni peralatan yang dipakai untuk menganalisa gaya gravitasi.

Diajaknya Coulomb menjadi salah satu anggota akademi Paris pada tahun 1781 membuatnya semakin mudah di dalam melakukan penelitian dalam ilmu fisika. Di tanggal 9 September 1784, Coulomb membuat sebuah laporan ilmiah mengenai puntiran. Saat bola yang memiliki muatan didekatkan pada sebuah batang tergantung, batang tersebut mengikuti rotasi.

Muatan yang terdapat di dalam batang bergantung mampu menahan gerak perputaran batang tersebut hingga menemukan sudut putaran yang memiliki perbandingan dengan gaya yang sudah diberikan. Dengan memakai peralatan tersebut, Coulomb mampu melakukan penelitian mengenai gaya listrik yang memiliki fungsi muatan dan juga berkaitan langsung dengan jarak yang mempengaruhi.

Lantas Coulomb mengutarakan pendapatnya jika:

– Gaya yang bekerja pada sebuah benda yang memiliki muatan dengan beberapa benda lain yang memiliki muatan juga akan memiliki perbandingan lurus dari muatan pada masing-masing yang bekerja tersebut.

Artinya saat muatan pada salah satu benda dinaikkan menjadi dua kali lipat maka akan terjadi gaya yang juga meningkat menjadi beberapa kali lipat dari nilai yang terdapat diawalnya. Hal tersebut akan bekerja jika jarak di antara dua benda bermuatan masih tetap sama.

– Jika terdapat jarak diantara kedua benda yang memiliki muatan ditambahkan maka gaya yang bekerja akan berkurang yang dipengaruhi oleh kuadrat jarak diantara kedua buah muatan tersebut. Dapat disimpulkan jika jarak yang digandakan akan mempengaruhi pengurangan gaya menjadi seperempat dari nilai pada awalnya.

Dari beberapa ungkapan tersebut, Coulomb mengambil kesimpulan jika gaya yang diberikan kepada sebuah benda kecil memiliki atan akan memiliki nilai sebanding dengan hasil kali dari muatan benda awal (Q1) serta benda bermuatan kedua (Q2), hal ini akan memiliki perbandingan terbalik dengan kuadrat jarak (r) yang terjadi di antaranya.

Benda-benda bermuatan yang terjadi akan mempengaruhi gaya terhadap benda bermuatan lain di sekitar. Gaya tersebut disebut dengan gaya elektrostatik. Gaya tersebut bergantung pada besarnya muatan dari beberapa benda serta memiliki ketergantungan pada jarak yang terjadi diantara dua benda.

Secara matematika dapat dituliskan menjadi rumus: hukum coloumb

keterangan:

– Q1,Q2 = muatan listrik (C)
– k = tetapan coulomb ( 9 x 109 Nm/C2 )
– F = gaya Coulomb ( N )
– r = jarak pisah kedua muatan ( m )

Muatan muatan segaris

Besarnya Sebuah gaya coulomb yang terdapat pada sebuah muatan sangat dipengaruhi oleh beberapa muatan yang memiliki jenis yang sama dan langsung dijumlahkan memakai sebuah vektor.

muatan Hukum Coulomb

Pada gambar yang sudah ada di atas, menjelaskan sikap gaya coulomb yang terdapat muatan q1 tempat dipengaruhi oleh dua muatan

q2 dan q3. Sehingga dapat didapatkan persamaan F = F12 + F13. Jika arah menuju ke kanan maka dianggap sebagai muatan positif dan jika ke arah kiri maka disebut muatan negatif. Besar gaya kolom yang terdapat di dalam sebuah muatan dapat dihitung dengan memakai rumus:

F1 = F12 + F13
Jika dilihat secara matematis, gaya coulomb dapat dirumuskan secara matematis menjadi:
F = F1 + F2 + F3 + ….

Muatan yang tidak segaris

Jika terjadi tiga muatan, q1, q2, q3 dalam gambar berikut ini:

Muatan yang tidak segaris

Di dalam menentukan gaya kolom yang terdapat di dalam muatan q1 dicari dengan memakai rumus cosinus sebagai berikut:

muatan Hukum Coulomb

Contoh Soal Hukum Coulomb

1. Partikel yang menjadi penyusun sebuah atom yang tidak memiliki muatan disebut dengan…..

A. Elektron
B. Proton
C. Neutron
D. Nukleon

pembahasan:

Sejauh ini penyusun atom ada 3 partikel subatom, yakni: elektron (negatif), proton (positif) dan neutron (netral/tak bermuatan).
Jadi jawaban yang tepat: C

2. Kaca yang digosok pada sebuah kain sutera menghasilkan muatan positif, alasannya adalah….

A. Elektron didalam kaca berpindah pada kain sutera
B. Elektron didalam kain sutera mengalmai perpindahan ke kaca
C. Proton didalam sutera berpindah pada kaca
D. Proton didalam kaca berpindah pada sutera

pembahasan:

Sebuah atom atau benda memiliki muatan positif jika memiliki jumlah proton yang jauh lebih banyak dibandingkan jumlah elektron. Bisa diartikan jika benda yang memiliki muatan positif karena memiliki partikel muatan positif yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan partikel bermuatan negatif.

Karena sepotong kaca digosokkan pada sebuah kain sutra yang memiliki muatan positif mengingat elektron yang terdapat di dalam kaca Akan berpindah pada kain sutera. Sehingga hal tersebut akan membuat jumlah muatan positif yang terdapat di dalam kaca menjadi lebih besar dibandingkan jumlah muatan negatif dan membuat gajah memiliki muatan positif.

3. Sebuah benda dikatakan netral atau tidak memiliki muatan jika benda tersebut….

A. Jumlah muatan negatifnya jauh lebih banyak
B. Jumlah muatan positifnya jauh lebih banyak
C. Jumlah muatan negatif serta muatan positif sama banyak
D. Jumlah neutronnya jauh lebih banyak

pembahasan:
Benda tidak memiliki muatan listrik atau benda netral, merupakan benda yang memiliki muatan negatif sama dengan muatan positifnya. Untuk memperoleh muatan listrik tentu saja ada beberapa cara yaitu menambah ataupun mengurangi elektron pada benda tersebut. Sebagai contoh yaitu dengan cara menggosok.

Jawaban: C

4. Jika terdapat dua buah benda dengan muatan: +5 C serta +12 C dipisah dengan jarak 50 cm, hitunglah besaran gaya yang mempengaruhinya jika (k = 9 x 109 Nm2/C2) .

F = (9 x 109) x (5 x 12 / (0,5)2)
F = 2.160 x 109
F = 2,16 x 103 x 109
F = 2,16 x 1012 N

5. Di dalam memindahkan muatan sebesar 5 Coulomb, dibutuhkan energi dengan besar 60 Joule. Hitunglah beda potensial yang terjadi didalam dua titik tersebut!

Diketahui : q= 5 C, W= 45 J
Ditanyakan : V= … ?
Jawaban:

Beda potensial antara kedua titik tersebut adalah:
V= W/q
V= 60/5
V= 12 Volt.

Jawaban: A

6. Titik A terdapat pada sebuah medan listrik. Dimana kuat medan listrik yang terdapat di dalam titik A yaitu: 0,5 NC-1. Jika titik a didekatkan dengan benda yang memiliki kekuatan listrik 0,25 C, berapakah gaya coulomb yang bekerja pada benda tersebut?

Jawab:
Rumus didalam menyatakan hubungan antar gaya listrik (F), medan listrik (E) serta muatan listrik (q) adalah : F = q.E
maka dapat dihitung:

F = (0,25 C)(0,5 NC-1)
F = 0,125 N

Dari beberapa penjelasan di atas mengenai sejarah, pengertian, bunyi, rumus dan contoh soal yang membahas mengenai Hukum Coulomb, tentu saja akan memberikan banyak tambahan ilmu baru bagi Anda semuanya. Semoga bermanfaat dan dapat menambah pengetahuan untuk tambahan materi pelajaran IPA yang sedang anda pelajari.

Komentar disini