Rumus Gaya Coulomb Dan Contoh Soal Gaya Coulomb

Tersedia guru-guru Fisika terbaik

Mulai

Apa Yang Dimaksud Dengan Gaya Coulomb?

Gaya Coulomb adalah gaya yang timbul akibat interaksi antara dua muatan listrik. Gaya ini bisa berupa gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak, tergantung pada jenis muatan yang saling berinteraksi.

Jika dua muatan memiliki jenis yang berbeda, yaitu satu positif dan satu negatif, maka gaya yang terjadi adalah gaya tarik-menarik. Sebaliknya, jika kedua muatan memiliki jenis yang sama, misalnya keduanya positif atau keduanya negatif, maka gaya yang terjadi adalah gaya tolak-menolak.

Agar Anda lebih paham, perhatikan ilustrasi berikut.

Fenomena ini sangat penting dalam memahami konsep listrik statis, yang merujuk pada muatan listrik yang tidak bergerak atau terhenti dalam suatu objek. Gaya Coulomb digunakan untuk menjelaskan berbagai fenomena kelistrikan di dunia nyata, seperti pengaruh muatan terhadap benda yang bermuatan, cara muatan berinteraksi, serta aplikasi lainnya dalam teknologi dan kehidupan sehari-hari.

Gaya Coulomb memiliki peranan yang sangat besar dalam fisika, terutama dalam menjelaskan interaksi antar partikel bermuatan di alam semesta. Setiap muatan listrik, baik itu dalam bentuk benda atau partikel subatomik seperti elektron dan proton, menghasilkan gaya yang mempengaruhi gerakannya.

Bagaimana Konsep Hukum Coulomb Diciptakan?

Mengenal sedikit biografi Augustin Coulomb penemu hukum coulomb, Source: YouTube

Konsep hukum Coulomb, yang menjelaskan interaksi gaya antara dua muatan listrik, merupakan salah satu penemuan terbesar dalam bidang fisika, khususnya dalam kajian elektrostatika. Hukum ini ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada abad 18, jauh sebelum teori listrik modern dan perangkat pengukur canggih ditemukan.

Namun, sebenarnya sebelum Coulomb mengemukakan hukum Coulomb, banyak ilmuwan sudah mulai meneliti pada fenomena listrik statis, yakni fenomena ketika suatu benda dapat menarik atau menolak benda lain setelah mendapatkan muatan listrik.

Listrik statis ini dapat terlihat dengan jelas dalam kehidupan sehari-hari, seperti ketika rambutmu berdiri setelah disikat dengan kain atau ketika benda ringan seperti kertas tertarik oleh balok ambar yang digosok dengan kain bulu kucing.

Pada tahun 1600, seorang ilmuwan asal Inggris, William Gilbert, melakukan penelitian untuk membedakan antara efek magnet dan listrik statis. Penelitiannya membuahkan hasil dengan ditemukanlah istilah "electric", yang berasal dari kata Yunani ēlektron yang berarti ambar. Penelitian ini membuka jalan bagi penemuan lebih lanjut tentang listrik dan magnet.

Pada abad ke-18, ilmuwan-ilmuwan seperti Daniel Bernoulli dan Alessandro Volta mulai melakukan percobaan untuk mempelajari interaksi gaya antara muatan listrik. Mereka melakukan eksperimen untuk mengukur gaya yang ditimbulkan antara dua pelat kapasitor, yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik.

Bernoulli dan Volta juga berupaya untuk melihat apakah gaya antara dua muatan listrik ini berkurang seiring dengan bertambahnya jarak antara muatan atau jika gaya ini dipengaruhi oleh gaya gravitasi.

Pada tahun 1758, ilmuwan Franz Aepinus mengembangkan teori yang menyatakan bahwa gaya antara dua muatan listrik mengikuti hukum kuadrat terbalik—sebuah prinsip yang kemudian menjadi dasar bagi hukum Coulomb. Teori ini menyatakan bahwa gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara muatan-muatan tersebut.

Sebelum Coulomb menyusun hukum yang lebih lengkap, Joseph Priestley, seorang ilmuwan asal Inggris, juga melakukan eksperimen pada muatan listrik. Priestley berpendapat bahwa gaya listrik mengikuti hukum kuadrat terbalik, tetapi hanya sebatas teori tanpa percobaan yang mendalam.

Puncaknya, pada tahun 1785, Charles Augustin de Coulomb, seorang ilmuwan Prancis, melakukan eksperimen yang lebih mendalam dan menyusun rumus yang menjelaskan gaya antara dua muatan listrik. Coulomb menggunakan alat yang dikenal dengan neraca torsi (torsion balance) untuk mengukur gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan.

Dengan percobaan ini, Coulomb dapat mengukur gaya yang timbul antara dua bola bermuatan listrik dengan mengatur jarak antara keduanya, serta mengukur gaya berdasarkan besar muatan yang ada pada masing-masing bola.

Dari hasil percobaannya, Coulomb mendapati bahwa gaya listrik yang bekerja di antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan hasil kali besar muatan-muatan tersebut, dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara muatan-muatan tersebut. Hasil penelitian Coulomb inilah yang kemudian dikenal sebagai Hukum Coulomb.

Dalam hukum ini, Coulomb berhasil menyarikan hubungan matematis yang mendalam mengenai bagaimana gaya tarik atau tolak menolak bekerja antara dua muatan listrik. Penemuan ini mengubah cara ilmuwan memandang interaksi antar muatan listrik dan menjadi salah satu konsep dasar dalam elektrostatika.

Bagaimana Bunyi Hukum Coulomb?

Potret Charles Augustin de Coulomb, sang penemu hukum Coulomb, source: biography.com

Bunyi hukum Coulomb berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Charles Augustin de Coulomb adalah sebagai berikut:

"Jika terdapat dua benda bermuatan listrik, maka akan timbul gaya antara kedua muatan tersebut. Gaya tersebut berbanding lurus dengan hasil kali besar muatan-muatan tersebut dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda."

Dalam bunyi hukum ini, terdapat dua hal yang sangat penting:

Gaya tersebut berbanding lurus dengan hasil kali besar muatan-muatan. Artinya, semakin besar muatan yang dimiliki oleh kedua benda, semakin besar pula gaya yang terjadi antara keduanya.
Gaya tersebut berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda. Artinya, semakin jauh jarak antara kedua benda bermuatan, semakin kecil gaya yang bekerja di antara keduanya.

Hukum Coulomb mengungkapkan bahwa gaya antara dua muatan listrik tidak hanya tergantung pada besarnya muatan, tetapi juga sangat dipengaruhi oleh jarak antara kedua muatan tersebut.