Fisika Muatan Listrik

HUKUM COULOMB

Kandungan inti materi biasa disebut massa dalam konsep mekanika tetapi dalam konsep listrik disebut muatan. Muatan terbagi dalam 2 jenis muatan negatif. Kedua jenis muatan tersebut ditemukan oleh Benjamin Franklin pada tahun 1705 – 1790. Muatan yang sejenis akan tolak menolak sementara muatan yang tidak sejenis akan tarik – menarik.semua itu dapat kita ketahui melalui beberapa percobaan misalnya denagn menggantungkan tongkat plastik yang sudah bermuatan pada sanggurdi jika di dekatkan dengan tongkat lain yang bermuatan sama maka tongkat – tongkat itu akan saling menolak / berjauhn sedangkan jika kita menggosok sebuah mistar mika dengan kain sutra & mendekatkan mistar tersebut dengan tongkat yang digantung maka mistar & tongkat akan saling menarik / berdekatan.

Seperti yang kita ketahui,semua benda terbuat dari atom & atom itu terdiri dari elektron yang bermuatan negatif yang mengitari proton (Inti akan bermutan negatif ) dan neutron ( yang tidak bermuatan ). Suatu benda dikatakan positif apabila benda tersebut kekurangan elektron sedangkan benda dikatakan negatif apabila benda tersebut kelebihan elektron. Tetapi benda yang memiliki muatan positif yang sama dengan jumlah muatan negatifnya maka benda itu disebut benda netral. Elektron itu sendiri adalah materi penyusun muatan yang dapat dengan mudah di pindahkan dari satu benda ke benda lain. Elektron juga bisa berpindah dalam benda yang sama misalnya dalam kawat tembaga namun elektron tidak dapat dimusnahkan / dihancurkan karna elektron berbentuk ion – ion negatif yang akan berubah menjadi ion bermuatan positif apabila dipindahkan dari sebuah atom.

Sebuah benda yang memiliki muatan baik itu muatan positif maupun negatif, pasti meiliki gaya listrik & gaya listrik sangat dipengaruhi oleh perbedaan jarak. Semakin jauh jarak tersebut mak listriknya akan melemah, sebaliknya semakin dekat jarak tersebut listriknya semakin kuat. Sebagai contoh kita dapat mencoba salah satu percobaan yang dapat kiat lakuakn di rumah kita masing-masing yaitu melalui sisir plastik yang habis kita pakai akan memiliki muatan negatif & jika didekatkan dengan potongan-potongan kertas maka sisir plastik itu akan menarik proton ( muatan positif) kertas yang mengakibatkan potongan-potongan kertas tersebut akan menempel pada sisir plastik. Tetapi jika sisir plastik tersebut di dekatkan dengan potongan-potongan kertas dengan jarak yang lumayan jauh maka potongan-potongn kertas tersebut tidak akan menempel pada sisir palstik karna gaya listriknya yang melemah.

Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1736-1806 dengan menggunakan neraca puntir, disimpulkan bahwa gaya tarik atau gaya tolak antara dua benda yang bermuatan sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan seperti gravitasi. Oleh sebab itu, hukum Coulomb untuk gaya-gaya listrik statik sangat mirip dengan Hukum Gravavitasi Newton hanya saja gaya Coulomb merupakan besaran vektor, yaitu suatu besaran yang memiliki nilai dan arah. Apabila muatan benda sejenis, maka arah gaya Coulomb akan saling menolak atau menjauh. Sebaliknya, apabila muatan benda tidak sejenis, maka arah gaya Coulomb akan saling menarik atau mendekat. Namun, pada dasarnya bentuk Rumus Hukum Coulomb dan Hukum Gravitasi Newton hampir sama hanya saja gaya Coulomb menggunakan “k” untuk konstanta (Nm²C^-2) dan “Q” atau “q” untuk muatan sedangkan gaya gravitasi menggunakan “G” untuk gravitasi (Nm²kg^-2). Walaupun begitu, tetap saja gaya Coulomb dan gaya Gravitasi berbeda karena gravitasi selalu menarik akan tetapi gaya listik dapat menarik dan menolak.

Catatan :

1. Hukum Coulomb hanya berlaku untuk muatan titik atau ukuran muatan jauh lebih kecil daripada jarak kedua muatan.
2. Tetapan Σo (permitivitas hampa) hanya digunakan jika muatan-muatan tersebut berada dalam ruang hampa atau udara.
3. Hukum Coulomb berlaku untuk setiap pasangan muatan titik.
4. Persamaan untuk F tersebut hanya memberikan besar gaya F (tidak melibatkan arah gaya) karena itu harus positif.
5. Arah gaya F pada suatu muatan ditentukan oleh jenis tandanya dan tanda pasangan yang melakukan gaya padanya.