Hukum Coulomb
Telah kita bahas sebelumnya bahwa benda-benda yang bermuatan sejenis akan tolak-menolak, menolak, dan benda-benda yang bermuatan tidak sejenis akan tarik-menarik. Ternyata semua itu telah diteliti oleh ilmuan prancis Charles Coulomb, yang mendapatkan sebuah hukum tentang muatan listrik yang di sebut hukum coulomb adapun bunyi hukum coulomb, satuan muatan listrik, dan rumus hukum coulomb akan dibahas pada materi ini.
Hukum Coulomb
Kamu telah mengetahui, bahwa benda-benda yang bermuatan sejenis akan tolak-menolak, dan benda-benda yang bermuatan tidak sejenis akan tarik-menarik.Tarik-menarik dan tolak-menolak tersebut diakibatkan oleh adanya gaya tarik atau gaya tolak. Faktor-faktor apakah yang mempengaruhi besarnya gaya listrik tersebut?
Dan tentunya kamu mengetahui, bahwa besarnya gaya tarik atau tolak pada benda-benda bermuatan listrik ternyata dipengaruhi oleh jarak antara benda bermuatan tersebut.
Kamu harus mendekatkan penggaris plastik yang telah digosok sedekat mungkin dengan batang kaca, agar kamu dapat melihat gejala gaya tarik yang terjadi.
 |
| Gambar: Charles Coulomb |
Jika penggaris plastik kamu letakkan pada relatif jauh dari batang kaca, maka gaya tarik yang terjadi tidak dapat diamati, karena kecilnya.
Ternyata, gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara muatan listrik dipengaruhi oleh jarak antara muatan tersebut. Jika jarak antara muatan kecil (berdekatan), maka gaya listrik yang terjadi besar. Sebaliknya jika jaraknya diperbesar (berjauhan), maka gaya listrik yang terjadi kecil.
Kamu juga mengamati, agar gaya tarik-menarik atau tolakmenolak yang terjadi besar, kamu harus menggosok batang kaca atau penggaris plastik dengan kain keras-keras dan beberapa kali gosokan.
Semakin keras dan sering kamu menggosoknya, muatan listrik yang terkumpul juga semakin besar. Hal ini menunjukkan semakin banyak muatan listrik yang ada, gaya listrik yang terjadi juga semakin besar.
Gejala seperti yang kamu amati di atas telah diselidiki oleh ilmuwan Perancis yang bernama Charles Coulomb (1736-1806). Pada tahun 1785, beliau menyelidiki hubungan antara besar muatan dan jarak antara muatan dengan besar gaya listrik yang dihasilkan.
 |
Percobaan Coulomb:
Dengan mengukur sudut penyimpangan AA’ dari semula,
ia dapat menentukan gaya listrik yang terjadi
|
Bola serupa, yaitu bola B diletakkan di dekat bola A. Bola A dan B bersama-sama disentuhkan pada benda bermuatan, sehingga mendapatkan muatan yang sama, karena ukuran bola tersebut sama.
Ketika bola B diletakkan pada jarak tertentu dari bola A, maka batang penghubung A dan A’ akan berputar sedikit. Dengan mengukur sudut putaran tersebut, Coulomb dapat menentukan gaya yang diperlukan untuk memutarnya.
Dengan menempatkan bola B yang berubah-ubah jaraknya dari bola A, dan mengukur gaya listrik yang dihasilkan, Coulomb berkesimpulan bahwa gaya listrik (F) yang terjadi berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua pusat bola A dan B. Pernyataan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.
Coulomb selanjutnya mengubah-ubah muatan listrik pada bola A dan bola B, dengan cara menyentuhkan bola A dan bola B pada bola serupa yang netral, sehingga muatan di bola A dan bola B menjadi tinggal separuhnya.
Hasil percobaannya menunjukkan, gaya listrik berbanding lurus dengan besar muatan di bola A (qA) dan besar muatan di bola B (qB), atau
Berdasarkan hasil tersebut, misalkan muatan di bola A menjadi 2 kali semula, dan muatan di bola B menjadi 3 kali semula, maka gaya listrik yang terjadi menjadi 2 × 3 atau 6 kali semula.
Berdasarkan hasil-hasil di atas, akhirnya Coulomb menyimpulkan
Bunyi Hukum Coulomb
Besar gaya listrik antara dua muatan listrik yang terpisah pada jarak tertentu berbanding lurus dengan besar kedua muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan tersebut.Coulomb, secara matematika dapat dituliskan sebagai berikut.
dengan q = muatan listrik ...................................... coulomb (C)
r = jarak ................................................. meter (m)
F = Gaya ................................................. Newton (N)
k = konstanta = 9 × 109 Nm2C−2
Satuan muatan listrik
Muatan suatu benda sangat sulit untuk diukur secara langsung. Tetapi Coulomb menunjukkan bahwa besarnya muatan listrik dapat ditentukan dengan cara mengukur gaya listrik yang dihasilkannya.Di dalam sains, setiap besaran memiliki satuan. Satuan muatan listrik dalam sistem SI adalah coulomb (C).
Muatan listrik 1 elektron adalah 1,6 × 10−19 coulomb, dan jenisnya negatif, sedangkan muatan listrik 1 proton besarnya sama dengan muatan 1 elektron, namun jenisnya positif. Besar muatan 1 elektron disebut muatan elementer, dan merupakan besar muatan terkecil di alam.
