Rumus pada Medan Listrik dan Hukum Coulomb

By | August 12, 2017

Materi yang diulas pda halaman ini meliputi rumus pada medan listrik dan hukum coulomb. Pembahasan juga meliputi cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Pada bagian akhir pembahasan diberikan contoh soal mencari jarak pada hukum coulomb. Jadi, simak pembahasannya sampai akhir, oke?

Rumus pada hukum coulomb mendefinisikan besarnya gaya tarik-menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan. Daerah di sekitar benda bermuatan listrik akan menimbulkan gaya listrik. Gaya listrik yang berada di sekitar benda bermuatan listrik tersebut disebut medan listrik. Rumus pada Medan Listrik dan Hukum Coulomb saling berhubungan, sehingga dijadikan dalam satu pembahasan.

Oke, mari kita simak pembahasan mengenai rumus pada medan listrik dan hukum Coulomb di bawah.

 
 

Rumus Medan Listrik

Medan listrik adalah daerah di sekitar suatu benda bermuatan listrik di mana benda bermuatan listrik lain yang berada di ruangannya akan mengalami gaya listrik. Daerah medan listrik ditunjukkan melalui garis-garis anak panah pada gambar berikut.

 
Hubungan muatan berbeda jenis:
gaya tarik menarik muatan berbeda jenis

 
Hubungan muatan sejenis:
gaya tolak menolak muatan sejenis

 

Besarnya kuat medan magnet listrik dapat diperoleh melalui pesamaan kuat medan listrik yang menunjukkan hubungan antara gaya dan muatan. Persamaan kuat medan listrik juga dapat dinyatakan dalam hubungan muatan dan jarak. Rumus untuk menghitung kuat medan listrik dapat dilihat pada persamaan di bawah.

 
Rumus Kuat Medan Listrik

    \[ E = \frac{F}{q} \]

Atau

    \[ E = k \frac{q}{r^{2}} \]

 
Keterangan:
      E = kuat medan listrik (N/C)
      F = gaya tarik menarik antar muatan (N)
      q = muatan listrik (C)
      k = konstantan (9 \times 10^{9} \; \textrm{Nm}^{2}\textrm{/C}^{2})

 
 

Rumus pada Hukum Coulomb

Uraian materi kita selanjutnya adalah hukum coulomb. Dengan menggunakan rumus hukum coulomb, sobat idschool dapat menentukan cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Soal tentang cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb sering keluar dalam ujian, jadi simak baik-baik materi di bawah.

 
Hukum Coulomb menyatakan:
Besarnya gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

 
Rumus Hukum Coulomb

    \[ F = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}}\]

Keterangan:
      F = gaya coulomb (N)
      k = konstanta gaya Coulomb (k = 9 \times 10^{9} Nm^{2}/C^{2})
      q_{1} = muatan listrik benda 1 (C)
      q_{2} = muatan listrik benda 2 (C)
      r = jarak kedua muatan (m)
 
Materi tentang rumus pada medan listrik dan rumus hukum coulomb sudah diberikan di atas. Untuk menguji pemahaman sobat idschool tentang materi ini, simak contoh soal cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb pada contoh soal di bawah.

 
 

Contoh Soal dan Pembahasan

Contoh 1
Dua buah benda bermuatan listrik sejenis, tolak menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi \frac{1}{4} kali semula, maka gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi ….

    \[ \textrm{A. } \; \; \; \;  \frac{1}{4} \textrm{F} \]

    \[ \textrm{B. } \; \; \; \;  4 \textrm{F} \]

    \[ \textrm{C. } \; \; \; \;  8 \textrm{F} \]

    \[ \textrm{D. } \; \; \; \;  16 \textrm{F} \]

 
Pembahasan:
Diketahui:

    \[ F_{1} = F \]

    \[ r_{2} = \frac{1}{4}r_{1} \]

 
Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan sebelum jarak didekatkan:

    \[  F_{1} = F \]

    \[  F_{1} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r_{1}^{2}}\]

 
Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan setelah jarak didekatkan menjadi \frac{1}{4} kali jarak semula:

    \[  F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r_{2}^{2}}\]

    \[  F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{\left( \frac{1}{4}r_{1} \right )^{2}} \]

    \[  F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{ \frac{1}{16} r_{1} ^{2}} \]

    \[  F_{2} = 16 k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{ r_{1} ^{2}} \]

    \[  F_{2} = 16 F_{1} \rightarrow F_{2} = 16 F \]

 
Jawaban: D

 
Contoh 2: SOAL UN IPA FISIKA SMP 2016
Perhatikan gambar gaya listrik yang terjadi pada bola-bola bermuatan!
 

 
Bola konduktor P bermuatan positif. Jika bola P didekatkan bola Q, dan bola P didekatkan bola S, gaya interaksinya berturut-turut adalah ….
A.     P-Q tarik-menarik dan P-S tarik-menarik
B.     P-Q tarik-menarik dan P-S tolak-menolak
C.     P-Q tolak-menolak dan P-S tolak-menolak
D.     P-Q tolak-menolak dan P-S tarik-menarik
 
Pembahasan:
Ingat!!!
Muatan sejenis akan tolak menolak
Muatan berbeda jenis akan tarik – menarik

 
Bola konduktor P bermuatan (+), maka:
P menarik R \rightarrow R (−)
P menolak T \rightarrow T (+)
R menarik S \rightarrow S (+)
S menolak Q \rightarrow Q (+)
 
Jadi, jika P didekatkan Q akan tolak-menolak dan P didekatkan S akan tolak-menolak.
Jawaban: C
 
Sekian pembahasan mengenai rumus pada medan listrik dan hukum coulomb yang memuat contoh soal cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Terimakasih telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.
 
Baca Juga: Magnet dan Cara Membuat Magnet