Pernahkah kamu melepas pakaian berbahan wol atau sintetis di dalam ruangan yang gelap gulita lalu melihat percikan kecil? Atau merasakan sengatan kecil saat menyentuh gagang pintu mobil? Semua kejadian ini berkaitan erat dengan gaya listrik statis dan diatur oleh Hukum Coulomb.
1. Apa Itu Gaya Listrik Statis?
Ketika dua benda bermuatan saling didekatkan, akan terjadi interaksi berupa gaya tarik-menarik (jika muatan berbeda jenis) atau gaya tolak-menolak (jika muatan sejenis). Dorongan atau tarikan tak kasat mata inilah yang disebut sebagai Gaya Listrik Statis atau Gaya Coulomb.
2. Memahami Hukum Coulomb: Rumus dan Faktor Penentu
Charles-Augustin de Coulomb menyimpulkan bahwa besar gaya listrik dipengaruhi oleh besar kedua muatan (berbanding lurus) dan kuadrat jarak antar muatan (berbanding terbalik).
 |
Keterangan:
• F = Gaya Coulomb / gaya listrik (Newton, N)
• k = Konstanta pembanding (9 × 10⁹ N·m²/C²)
• Q₁, Q₂ = Besar muatan listrik (Coulomb, C)
• r = Jarak antara kedua muatan (meter, m)
3. Contoh Soal dan Cara Penyelesaiannya
Contoh Soal 1 (Menghitung Gaya Dasar)
Dua buah benda bermuatan listrik masing-masing besarnya 2 × 10⁻⁶ C dan 4 × 10⁻⁶ C. Jika jarak antara kedua muatan tersebut adalah 3 cm (0,03 m atau 3 × 10⁻² m), berapakah besar gaya Coulomb yang terjadi? (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
Penyelesaian:
Diketahui:
• Q₁ = 2 × 10⁻⁶ C
• Q₂ = 4 × 10⁻⁶ C
• r = 3 cm = 3 × 10⁻² m
• k = 9 × 10⁹ N·m²/C²
Ditanya: F …?
Jawab:
F = k · (Q₁ · Q₂ / r²)
F = (9 × 10⁹) · [(2 × 10⁻⁶) · (4 × 10⁻⁶)] / (3 × 10⁻²)²
F = (9 × 10⁹) · (8 × 10⁻¹²) / (9 × 10⁻⁴)
F = (8 × 10⁻³) / (10⁻⁴) = 8 × 10¹ = 80 Newton.
Jadi, besar gaya listrik antara kedua benda tersebut adalah 80 Newton.
Contoh Soal 2 (Pengaruh Perubahan Jarak)
Dua buah muatan listrik terpisah pada jarak r dan menghasilkan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan tersebut diubah menjadi 2 kali lipat dari jarak semula (2r), berapakah besar gaya Coulomb yang baru?
Penyelesaian:
• Karena nilai muatan (Q₁ dan Q₂) tetap, kita melihat perbandingan jarak.
• Rumus gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (F ∝ 1/r²).
• Jika jarak menjadi 2 kali lipat (2r):
F_baru = 1 / (2r)² = 1 / (4r²)
• Artinya, gaya baru menjadi ¼ kali lipat dari gaya semula (¼F).
Jadi, jika jarak diperbesar 2 kali, gaya listriknya akan melemah menjadi seperempat kali lipat dari gaya awal.
4. Kesimpulan
Listrik statis dan Hukum Coulomb membuktikan bahwa interaksi antar muatan di alam diatur oleh aturan matematis yang rapi. Proton dan elektron memegang peranan utama dalam pembentukan muatan, sementara besar gaya tariknya dihitung menggunakan Hukum Coulomb secara presisi.
Unduh Materi: Rangkuman Materi: Muatan & Gaya Listrik Statis
