Pengertian, Rumus dan Contoh Soal Hukum Coulomb

Materi fisika kali ini akan mempelajari topik tentang hukum coulomb, dimana kita akan mengdiskusikan tentang apa itu hukum coulomb dan persamaan rumus hukum coulomb. Kemudian dilanjuti dengan latihan soal yang disertai dengan pembahasannya.

Dalam pembahasan sebelumnya, kita telah membicarakan tentang hubungan antara medan listrik dengan hukum coulomb, dimana tutorial lengkapnya dapat anda temukan pada : Contoh Soal Hubungan Medan Listrik Dan Hukum Coulomb

Pengertian dan Rumus Hukum Coulomb

Seperti yang kita ketahui bahwa muatan listrik dapat mengandung muatan positif dan muatan negatif. Muatan-muatan tersebut dapat menyebabkan munculnya suatu gaya baik gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak.

Gaya-gaya tersebut dijelaskan dalam Hukum Coulomb. Seorang fisikawan asal Perancis-lah yang bernama Charles Augustin de Coulomb yang menjelaskan konsep dari Hukum Coulomb tersebut.

Hukum Coulomb pada dasarnya menyatakan bahwa interaksi muatan listrik yang sejenis akan tolak-menolak, sedangkan muatan yang berlainan jenis akan tarik-menarik.

Dengan demikian kita dapat menyimpulkan bawah Hukum Coulomb adalah :

Hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu yang dapat menyebabkan gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak.

Rumus Hukum Coulomb

Secara matematis, persamaan Hukum Coulomb dapat dituliskan sebagai berikut :

F = k

q₁ . q₂ / r²

Keterangan

• F adalah gaya tarik menarik atau tolak menolak (N)
• k adalah konstanta pembanding yang nilainya 9x10⁹ Nm²/C²
• q₁ adalah muatan pertama (C)
• q₂ adalah muatan kedua (C)
• r adalah jarak antar muatan (m)

Berikut ini adalah beberapa poin dari penting dari rumus hukum Coulomb di atas:

1. Jika semakin besar muatan benda yang jaraknya tetap sama maka gaya tarik menarik maupun gaya tolak menolaknya semakin kuat.
2. Jiika jaraknya semakin jauh dan muatan kedua benda sama maka gaya tarik menarik maupun gaya tolak menolaknya akan semakin lemah.
3. Gaya tarik menarik ataupun gaya tolak menolak dipengaruhi oleh besarnya muatan dan jarak antar muatan.
4. Muatan yang jenisnya sama akan tolak menolak dan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik. Jadi kasusnya seperti pada kutub magnek. Kalau kutub utara magnet berdekatan dengan kutub selatan magnet maka akan tarik menarik. Sedangkan kutub utara magnet berdekatan dengan kutub utara magnet akan tolak menolak.

Contoh Soal Hukum Coulomb

Soal No.1

---

Terdapat dua benda yang memiliki muatan listrik sejenis, dimana q₁ = 5 x 10^-4 C dan q₂ = 5 x 10^-4 C yang terpisahkan dengan jarak 5 cm. Hitunglah besarnya gaya coulomb di antara dua muatan tersebut. (k = 9x10⁹ Nm²/C² )

Pembahasan

q₁ = 5 x 10^-4 C
q₂ = 5 x 10^-4 C
k = 9 x1 0⁹ Nm²/C²
r = 5 cm = 5 x 10^-2 m

F = k

q₁ . q₂ / r²

F = 9 x 10⁹

5 x 10^-4 . 5 x 10^-4 / (5 x 10^-2)²

F = 9 x 10⁹

25 x 10^-8 / 25 x 10^-4

F = 9 x1 0⁵ N

Jadi, gaya tolak menolak kedua muatan sejenis tersebut adalah F = 9 x 10⁵ N

Soal No.2

---

Diketahui dua muatan yang saling berdekatan dengan jarak 40 cm. Muatan –q₁ = 2 µC dan +q₂ = 8 µC. Apa yang terjadi pada kedua muatan tersebut dan hitunglah gayanya ?

Pembahasan

–q₁ = 2 µC = 2 x 10^-6
+q₂ = 8 µC = 8 x 10^-6
k = 9 x 10⁹ Nm²/C²
r = 40 cm = 40 x 10^-2 m = 4 x 10^-1 m

Yang terjadi pada kedua muatan tersebut adalah timbulnya gaya tarik menarik akibat muatan yang tidak sejeneis.

Gaya yang dihasilkan dari kedua muatan tersebut adalah :
F = k

q₁ . q₂ / r²

F = 9 x 10⁹

2 x 10^-6 . 8 x 10^-6 / (4 x 10^-1)²

F = 9 x 10⁹

16 x 10^-12 / 16 x 10^-2

F = 9 x 10⁹ . 10^-10
F = 9 x 10^-1
F = 0,9 N

Soal No.3

---

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. 16F
B. 21F
C. 12F
D. 11F
E. 14F

Pembahasan

F₁ = F
r₂ =

1 / 4

r₁

Sebelum jarak didekatkan, gaya tolak menolaknya adalah :
F₁ = F
F = k

q₁ . q₂ / r₁²

Setelah jarak didekatkan menjadi

1 / 4

kali semula, gaya tolak menolaknya adalah :
F₂ = k

q₁ . q₂ / r₂²

F₂ = k

q₁ . q₂ / (1/4 r₁)²

F₂ = k

q₁ . q₂ / 1/16 r₁²

F₂ = 16k

q₁ . q₂ / r₁²

F₂ = 16F₁

Jawab : A

Soal No.4

---

Dua buah muatan listrik memiliki besar yang sama yaitu 6 μC. Jika gaya coulomb yang terjadi antara dua muatan tadi adalah 1,6 N. Hitunglah jarak pisah kedua muatan tersebut ?

Pembahasan

q₁ = 6 µC = 6 x 10^-6 C
q₂ = 6 µC = 6 x 10^-6 C
k = 9 x 10⁹ Nm²/C²

F = k

q₁ . q₂ / r²

1,6 = 9 x 10⁹

6 x 10^-6 . 6 x 10^-6 / r²

r² = 9 x 10⁹

6 x 10^-6 . 6 x 10^-6 / 1,6

r² =

9 x 36 x 10^-3 / 1,6

r² =

9 x 36 x 10^-2 / 16

r = √ 9 x 36 x 10^-2 16 =

3 x 6 x 10^-1 / 4

r = 4,5 x 10^-1 m = 45 cm
Jarak kedua muatan dalam centimeter adalah 45 cm

Soal No.5 (Ebtanas 2003)

---

Kaca yang digosokkan kain sutera akan bermuatan positif. Hal ini terjadi karena...
A. elektron berpindah dari kain sutera ke kaca
B. elektron berpindah dari kaca ke kain sutera
C. proton berpindah dari kain sutera ke kaca
D. proton berpindah dari kaca ke kain sutera

Pembahasan

Muatan kaca positif karena elektron dari kaca berpindah ke kain sutera.

Jawab : B

Soal No.6 (Ebtanas 1991)

---

Sepotong ebonit akan bermuatan listrik negatif bila digosok dengan wol, karena...
A. muatan positif dari ebonit pindah ke wol
B. elektron dari wol pindah ke ebonit
C. muatan positif dari wol pindah ke ebonit
D. elektron dari ebonit pindah ke wol

Pembahasan

Ebonit menjadi negatif karena elektron dari kain wol pindah ke ebonit.

Jawab : B