Hukum Coulomb – Pada topik sebelumnya kalian telah belajar tentang muatan listrik dan membuat benda bermuatan listrik. Nah sebenarnya bagaimana interaksi antar muatan listrik tersebut? Interaksinya akan kalian pelajari pada topik ini, yaitu tentang hukum Coulomb.
Misalkan kalian memiliki dua buah magnet A dan B, kemudian kalian mendekatkan satu sama lain dengan jarak yang berubah-ubah. Pertama dekatkan magnet dengan jarak 5 cm satu sama lain, setelah itu ubah jaraknya menjadi 1 cm. Lalu rasakan gaya tarik menarik yang ditimbulkan oleh perbedaan jarak tersebut. Tentu gaya tarik-menarik terasa lebih kuat pada jarak 1 cm daripada pada jarak 5 cm. Hal tersebut tidak hanya berlaku pada magnet, tetapi juga pada muatan. Kecenderungan muatan untuk tarik-menarik atau tolak menolak muatan disebabkan oleh adanya gaya Coulomb. Untuk membahasan gaya Coulomb, simak ulasan berikut.
Hukum Coulomb
Gaya Coulomb dirumuskan pertama kali oleh ilmuwan asal Perancis, yaitu Charles Augustin Coulomb (1736-1806) menggunakan neraca puntir Coulomb. Hasil penelitian Couolomb hampir sama dengan keadaan yang terjadi pada magnet di awal topik ini. Gaya Coulomb akan semakin besar jika kedua muatan didekatkan. Coulomb juga menyatakan bahwa besarnya gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak sebanding dengan hasil kali muatan pertama dan kedua serta berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah kedua muatan. Semakin dekat jarak antara kedua muatan listrik tersebut, semakin kuat gaya Coulomb yang ditimbulkan. Secara matematis, gaya Coulomb dirumuskan sebagai berikut.
Keterangan:
k = konstanta ruang hampa (9 x 109 Nm2/C2);
Q1 = muatan listrik 1 (C);
Q2 = muatan listrik 2 (C); dan
F = Gaya Coulomb (N).
Jenis muatan listrik tidak akan mempengaruhi besarnya gaya Coulomb, tetapi akan berpengaruh pada jenis interaksinya, yaitu tarik-menarik atau tolak-menolak. Apabila terdapat lebih dari dua muatan yang saling berinteraksi, maka bagaimana cara menghitung gaya Coulombnya ? perhatikan ilustrasi berikut.
Sesuai dengan pengertian gaya Coulomb, yaitu gaya yang ditimbulkan oleh interaksi dua buah muatan, sehingga untuk setiap muatan akan mempunyai beberapa gaya Coulomb sebanyak muatan lainnya yang berada di dekatnya. Pada ilustrasi di atas, muatan A mempunyai 2 buah gaya Coulomb, yaitu gaya interaksi dengan muatan B (FAB) dan gaya interaksi dengan muatan C (FAC). Muatan B juga mempunyai 2 buah gaya Coulomb, yaitu FAB dan FBC. Muatan C juga mempunyai 2 gaya Coulomb yaitu FAC dan FBC. Apabila muatan A-B-C dalam keadaan setimbang, yaitu tidak berpindah posisi dengan jarak RAB dan RAC tetap, maka jumlah gaya Coulomb total adalah nol. Secara matematis dirumuskan sebagai berikut.
Bentuk persamaan gaya Coulomb tersebut menyesuaikan dengan persoalan yang akan diselesaikan. Hal yang harus diingat adalah arah dari gaya Coulomb dan jumlah gaya Coulomb harus sesuai dengan jumlah pasangan muatan yang berinteraksi.