Daftar Isi
Pengenalan Hukum Coulomb
Hukum Coulomb merupakan salah satu konsep dasar dalam fisika yang membahas tentang gaya listrik antara benda-benda bermuatan. Hukum ini dinamai berdasarkan penemunya, yaitu Charles-Augustin de Coulomb. Pada dasarnya, hukum ini menyatakan bahwa gaya listrik antara dua benda bermuatan sebanding dengan perkalian kedua muatan dan sebaliknya sebanding dengan kuadrat jarak di antara mereka.
Pentingnya Hukum Coulomb dalam Fisika
Hukum Coulomb memiliki peran penting dalam memahami interaksi listrik antara benda-benda bermuatan. Konsep ini menjadi dasar dalam mempelajari berbagai fenomena listrik, seperti gaya antara muatan listrik, medan listrik, dan potensial listrik. Dengan pemahaman yang baik tentang hukum Coulomb, kita dapat menjelaskan dan memprediksi berbagai fenomena listrik yang terjadi di sekitar kita.
Perumusan Hukum Coulomb
Hukum Coulomb dapat dirumuskan secara matematis sebagai berikut:
F = k * (|q1| * |q2|) / r^2
Di mana:
F adalah gaya listrik antara dua benda (dalam Newton),
k adalah konstanta Coulomb (dalam N m^2/C^2),
q1 dan q2 adalah muatan benda pertama dan kedua (dalam Coulomb),
r adalah jarak antara kedua benda (dalam meter).
Dalam rumus ini, k merupakan konstanta yang nilainya dapat dihitung menggunakan persamaan:
k = 1 / (4πε₀)
Dengan ε₀ sebagai permitivitas ruang hampa yang memiliki nilai 8.85 x 10^-12 C^2/N m^2.
Penerapan Hukum Coulomb dalam Soal-Soal
Untuk memahami penerapan hukum Coulomb, mari kita lihat beberapa contoh soal yang melibatkan perhitungan gaya listrik antara benda-benda bermuatan. Dalam soal-soal ini, kita akan menggunakan rumus hukum Coulomb dan menggantikan nilai-nilai muatan dan jarak yang diberikan. Selanjutnya, kita akan menyelesaikan perhitungan untuk mencari besar gaya listrik yang bekerja pada benda-benda tersebut.
Contoh Soal 1:
Dua buah benda bermuatan masing-masing 4 μC dan 2 μC. Jarak antara kedua benda tersebut adalah 10 cm. Tentukan besar gaya listrik antara kedua benda tersebut!
Penyelesaian:
F = k * (|q1| * |q2|) / r^2
F = (9 x 10^9 N m^2/C^2) * ((4 x 10^-6 C) * (2 x 10^-6 C)) / (0.1 m)^2
F = 72 x 10^-3 N
Jadi, besar gaya listrik antara kedua benda tersebut adalah 72 mN.
Contoh Soal 2:
Tiga buah benda bermuatan masing-masing 3 μC, -4 μC, dan 2 μC. Jarak antara benda pertama dengan benda kedua adalah 5 cm, sedangkan jarak antara benda pertama dengan benda ketiga adalah 10 cm. Tentukan total gaya listrik yang bekerja pada benda pertama!
Penyelesaian:
F1 = k * (|q1| * |q2|) / r1^2
F2 = k * (|q1| * |q3|) / r2^2
Ftotal = F1 + F2
F1 = (9 x 10^9 N m^2/C^2) * ((3 x 10^-6 C) * (4 x 10^-6 C)) / (0.05 m)^2
F2 = (9 x 10^9 N m^2/C^2) * ((3 x 10^-6 C) * (2 x 10^-6 C)) / (0.1 m)^2
F1 = 7.2 x 10^-4 N
F2 = 1.8 x 10^-4 N
Ftotal = 9 x 10^-4 N
Jadi, total gaya listrik yang bekerja pada benda pertama adalah 9 mN.
Kesimpulan
Hukum Coulomb menjadi dasar penting dalam memahami interaksi listrik antara benda-benda bermuatan. Dalam menjawab soal-soal terkait hukum Coulomb, kita perlu mengingat rumus dan konsep dasarnya. Dengan pemahaman yang baik, kita dapat menghitung dengan tepat besar gaya listrik antara benda-benda bermuatan dan memecahkan berbagai masalah terkait. Semoga contoh soal hukum Coulomb di atas dapat membantu meningkatkan pemahamanmu dalam fisika kelas 9. Selamat belajar!
