Rumus pada Medan Listrik dan Hukum Coulomb

Rumus pada Hukum Coulomb menyatakan besarnya gaya tarik – menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan dalam sebuah persamaan. Namun, sebelum ke bahasan rumus hukum Coulomb dan medan listrik, apakah sobat idschool sudah tahu apa itu medan listrik? apa itu medan magnet? Kalau sobat idschool sudah paham mengenai istilah tersebut, silahkan langsung ke bahasan persamaan. Namun, jika sobat idschool belum mengetahuinya, bisa lebih dulu apa makna kedua istilah tersebut.

Pada daerah di sekitar benda yang bermuatan listrik akan timbul besar gaya yang disebut sebagai gaya listrik. Keberadaan gaya listrik pada sekitar benda bermuatan listrik tersebut membuat adanya medan listrik. Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol (tidak terdapat muatan), dan negatif. Pada muatan positif (+), garis – garis medan listrik berarah dari padanya menuju keluar. Untuk kondisi pada muatan negatif (-), garis – garis medan listrik berarah menuju masuk padanya. Sedangkan muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.

Baca Juga: Rumus Energi dan Daya Listrik

Medan magnet timbul karena adanya muatan listrik/arus listrik yang bergerak. Pada magnet terdiri atas dua jenis kutub yaitu kutub selatan dan kutub utara. Dua jenis kutub sejenis akan saling tolak menolak, sedangkan dua kutub berlawanan jenis akan saling tarik menarik. Medan magnet merupakan ruangan disekitar kutub magnet yang memiliki gaya tarik atau menolak yang masih dirasakan oleh magnet lain.

Bagaimana rumus untuk menentukan besar medan listrik atau besar gaya magnet? Melalui halaman ini, sobat idschool dapat mencari tahu jawabannya. Pada bagian akhir pembahasan juga akan diberikan contoh soal menyelesaikan masalah menggunakan hukum coulomb dengan. Jadi, jangan lupa itu menyimak sampai akhir bagian, oke?

Table of Contents

Rumus Besar Kuat Medan Listrik

Medan listrik adalah daerah di sekitar 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 sesuai dengan muatannya. Daerah untuk benda dengan muatan positif akan digambarkan dengan garis – garis keluar. Sedangkan benda dengan muatan negatif digambarkan melalui gari-garis keluar.

Hubungan dua benda bermuatan listrik dengan jenis berbeda akan saling tarik menarik. Sedangkan hubungan dua benda bermuatan listrik dengan muatan sejenis akan saling tolak menolak.

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

Ada 2 rumus bukan, lalu pakai yang mana? Penggunaan rumus besar kuat medan listrik disesuaikan dengan informasi apa yang diberikan pada soal. Untuk lebih jelasnya, coba perhatikan penyelesaian soal dengan rumus kuat medan listrik pada akhir bagian ini.

Baca Juga: Elektroskop – Alat Untuk Mengetahui Jenis Muatan Benda

Rumus Hukum Coulomb

Hukum coulomb adalah teori yang membahas gaya tarik menarik benda antara dua benda yang bermuatan. Dengan menggunakan rumus hukum coulomb, sobat idschool dapat menentukan cara mencari besar gaya Coulomb, besar muatan benda, atau jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Sebelumnya, kenali dulu bagaimana pernyataan dalam Hukum Coulomb.

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.

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.

Baca Juga: Cara Memberi Muatan pada Listrik Statis

Contoh Soal dan Pembahasan

Beberapa contoh soal di bawah dapat sobat idschool gunakan untuk menambah pemahaman bahasan di atas, Setiap contoh soal yang diberikan dilengkapi dengan pembahasannya. Sobat idschool dapat menggunakan pembahasan tersebut sebagai tolak ukur keberhasilan mengerjakan soal. Selamat Berlatih!

Contoh 1 – Mencari Besar Gaya Tolak Menolak

Dua buah benda bermuatan listrik sejenis, tolak menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi 1/4 kali semula, maka gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi ….
A. 1/4 F
B. 4 F
C. 8 F
D. 16 F

Pembahasan:

Diketahui:
F1 = F
r2 = 1/4 r1

Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan sebelum jarak didekatkan:

Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan setelah jarak didekatkan menjadi 1/4 kali jarak semula.

Jadi, besar gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi 16 F.

Jawaban: D

Contoh 2: Soal Menentukan Muatan Magnet

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!!! Pada muatan sejenis akan terjadi gerak tolak menolak, sedangkan pada muatan berbeda jenis akan terjadi gerak tarik-menarik.

Bola konduktor P bermuatan (+), maka:

  • P menarik R → R (−)
  • P menolak T → T (+)
  • R menarik S → S (+)
  • S menolak Q → Q (+)

Jadi, jika P didekatkan Q akan tolak-menolak dan P didekatkan S akan tolak – menolak.

Jawaban: C

Baca Juga: Induksi Elektromagnetik

Contoh 3 – Soal Menentukan Besar Kuat Medan Listrik

Sebuah muatan listrik dengan nilai 8 μC berada pada daerah medan listrik. Jarak antara muatan dan pusat medan listrik 3 cm. Jika konstanta dielektrik sebesar 9 × 109 Nm2/C2, besar kuat medan listrik adalah ….
A. 4 × 107 N/C
B. 8 × 107 N/C
C. 16 × 107 N/C
D. 24 × 107 N/C

Pembahasan:

Berdasarkan informasi pada soal dapat diketahui bahwa,

  • muatan listrik: q = 8 μC = 8 × 10–6 C
  • jarak antara muatan dan pusat medan listrik: r = 3 cm = 0,03 cm = 3 × 10–2 m
  • konstanta dielektrik: k = 9 × 109 Nm2/C2

Menghitung besar kuat medan listrik,

Jadi, besar kuat medan listrik adalah 8 × 107 N/C.

Jawaban: B

Sekian pembahasan mengenai rumus pada medan listrik dan hukum coulomb yang memuat contoh soal yang diselesaikan menggunakan rumus medan listrik dan hukum Coulomb. Terimakasih telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.

Baca Juga: Magnet dan Cara Membuat Magnet

One comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.