Charles Augustin de Coulomb [PDF]

Citation preview

Charles Augustin de Coulomb



Hukum coulumb pertama kali ditemukan oleh Charles Augustin de Coloumb pada tahun 1785. Hukum coulomb menjelaskan interaksi anatar dua benda bermuatan. Interaksi antar 2 muatan menimbulkan gaya elektrosttik yang dapat bersifat tarik-menarik maupun tolak menolak tergantung pada jenis muatannya. Apabila muatanya sejenis maka tolak menolak, dan apabila berlawanan jenis akan tarik menarik. Adapun bunyi hukum coulomb sebagai berikut “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“ Secara matematis hukum coulomb dapat disimbolkan menjadi



Timbangan puntir



  Coulomb berhasil menemukan hubungan antara gaya elektrostatik dengan besar muatan dan jarak antar muatan menggunakan timbangan puntir. Menurutnya jumlah puntiran yang terjadi pada tali penggantung sebanding dengan gaya yang diterima oleh tali tersebut. Karena benda bermuatan dihubungkan dengan tali timbangan puntir maka jumlah puntiran akan sebanding dengan gaya yang diterima benda. Peneliatian hukum coulomb yang pertama adalah mengukur besar gaya elektrostatik dengan menggunakan timbangan puntir yang didalamnya terdapat tiga benda bermassa sama. Kemudian dua dari tiga benda tersebut diberi muatan yang sama dengan cara konduksi dan satu benda sisanya berfungsi sebagai penyeimbang gantungan. Ketika kedua benda bermuatan didekatkan, terjadi pergeseran sejauh r pada benda yang digantungkan. Dengan mengukur sudut geser dan mempertimbangkan elastisitas tali, maka Coulomb berhasil memperoleh besar gaya elektrostatik yang terjadi. Kemudian Coloumb melakukan penelitiannya yang kedua yaitu untuk mencari hubungan antara gaya elektrostatik dan besar muatan. Dengan cara yang sama pada penelitian yang pertama namun dengan besar muatan benda yang berbeda-beda, Coloumb menemukan bahwa gaya elektrostatik semakin besar ketika muatan diperbesar. hal ini menunjukkan bahwa gaya elektrostatik berbanding lurus dengan besar muatan kedua benda 



.



Kemudian pada penelitiannya yang ketiga beliau mencari hubungan antara gaya elektrostatik dan jarak antara kedua muatan. Masih dengan cara yang sama dengan penelitian yang pertama namun dengan



mengubah-ubah jarak antara kedua muatan, Coloumb menemukan bahwa semakin jauh jaraknya maka gaya elektrostatik yang timbul semakin kecil. Penelitian menunjukkan bahwa gaya elektrostatik



berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda 



.



Dari penelitian-penelitiannya tersebut, Coulomb menyimpulkan bahwa gaya elektrostatik sebanding dengan besar kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan   . Kemudian dari data-data penelitian didapatkanlah bahwa gaya elektrostatik yang terjadi antara benda bermuatan listrik besarnya sama dengan konstanta coulomb dikalikan besar kedua muatan dibagi



kuadrat jarak antar kedua muatan  Dari tahun 1784 sampai 1789, saat bekerja di berbagai departemen pemerintah, ia terus meneliti elektrostatika dan magnet. Tahun 1785 keluarlah hukum Coulomb; daya tarik dan daya tolak kelistrikan antara dua benda yang bermuatan listrik adalah perkalian muatannya dengan kuadrat terbalik dari jaraknya. Rumus ini sangat mirip dengan hukum gravitasi Newton. Penemuan Hukum Coulomb pertama kali ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb. Ia berhasil menemukan hubungan antara besar gaya listrik dari dua muatan listrik, besar muatan listrik, dan jarak antara dua muatan listrik dengan menggunakan neraca puntir. Apabila bola kecil diberi muatan listrik sejenis, maka kedua bola tolak-menolak. Besarnya gaya tolak-menolak sebanding dengan besar sudut puntiran kawat kecil yang dapat dibaca pada skala.



Pengertian Hukum Coulomb Hukum Coulomb merupakan salah satu dari sekian banyak hukum dasar ilmu fisika. Hukum ini berkaitan dengan kelistrikan dan istilah Coulomb ini berasal dari si penemu yang bernama Charles Augustin de Coulomb,  seorang ahli fisika  asal Perancis yang berhasil menemukan dan mengemukakan pendapatnya mengenai interaksi dari dua jenis muatan listrik yaitu muatan positif (+) dan muatan negatif (-). Muatan listrik merupakan sifat dari suatu muatan dasar yang terdapat pada partikel subatomik. Muatan listrik dapat dibedakan menjadi muatan positif (terdapat pada proton) dan muatan negatif (terdapat pada elektron). Interaksi antar muatan listrik diatur dalam hukum Coulomb.  Interaksi antar sesama muatan listrik yang sejenis akan menghasilkan gaya tolak-menolak.



Sedangkan interaksi antar muatan listrik yang berbeda jenis akan menghasilkan gaya tarik-menarik. Muatan proton dan elektron memiliki besar yang sama, namun tandanya saling berlawanan. Muatan proton sebesar  sebesar 



. Sedangkan pada muatan elektron  .



Bunyi Hukum Coulomb



Coulomb , sumber wikipedia



Charles Augustin de



Tahun 1785 Charles Augustin de Coulomb mengemukakan pendapatnya yang merupakan hasil eksperimen dari gaya interaksi antara dua partikel dengan



menggunakan neraca puntir yang terdiri dari dua bola kecil bermuatan seperti pada gambar yang bisa kalian lihat dibawah ini.



Gambar 1. Neraca puntir Sekadar informasi, Neraca putir yang dipakai oleh Coulomb ini mirip loh dengan neraca puntir Cavendish yang digunakannya untuk melakukan percobaan gravitasi  eits tapi kita tidak akan membahas ini guys jadi yuk back to the topic. Seperti orang kebanyakan yang melakukan percobaan, Coulomb pun menyimpulkan hasil dari percobaan yang beliau lakukan dan berbunyi: “Besarnya gaya tarik menarik maupun tolak menolak yang ditimbulkan oleh dua benda bermuatan listrik sebanding dengan besar muatan listrik tiap benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda.” Kesimpulan yang diberikan oleh Charles Augustin de Coulomb  ini kemudian dikenal sebagai hukum Coulomb yang dipublikasikan pada tahun 1784.



Gambar 2. Coulomb’s law Baca tulisan lain dari bacaboy 



Hukum boyle







Teori kinetik gas



Rumus Hukum Coulomb Berdasarkan pernyataan Coulomb apabila terdapat dua benda yang bermuatan dan memiliki jarak. Ketika kedua muatan itu sama jenis dan didekatkan satu sama lain akan menimbulkan gaya saling tolak menolak tetapi apabila kedua muatan berbeda jenis dan saling didekatkan maka gaya yang akan timbul adalah gaya saling tarik-menarik. Sebutan untuk kedua gaya yang timbul entah itu tarik menarik maupun tolak menolak adalah gaya elektrostatis.



Besar gaya elektrostatis itu sebanding dengan besar kedua muatannya dan berbanding terbalik terhadap jarak kuadrat antar muatan tersebut.



hukum Coulomb



Gambar 3. Konsep



Secara matematis rumus hukum Coulomb dapat dituliskan sebagai berikut:



Keterangan: F = Gaya yang terjadi, tolak-menolak ataupun tarik menarik (N) q1 = Besarnya nilai muatan pertama (C) q2 = Besarnya nilai muatan kedua (C) r = Jarak antara dua benda bermuatan (m)



Contoh Penerapan Hukum Coulomb Seperti hukum fisika  lainnya, Hukum Coulomb juga telah diterapkan pada alat dan kehidupan sehari-hari loh, berikut ini contoh penerapannya.



Sisir Dan Rambut Ketika sisir dan rambut digosokkan (menyisir) maka muatan negatif dari sisir dan muatan positif dari rambut akan membuat gaya elektrostatis atau tarikmenarik dikarenakan ke dua benda ini memiliki muatan yang berbeda jenis. Tetapi, muatan elektrostatis tersebut hanya bersifat sementara saja.



Generator Van De Graff Generator Van De Graff ini biasanya berada di laboratorium penelitian dan digunakan sebagai mesin pembangkit listrik. Apabila memegang atau berada didekat alat ini rambut akan berdiri loh dan cara kerja alat ini menggunakan metode gesekan yaitu dengan menggosokan silinder bagian bawah generator dengan sabuk karet sehingga terdapat muatan listrik negatif. Generator ini menggunakan prinsip listrik statis. Listrik statis tidak akan bertahan lama dan akan menghilang apabila muatan listriknya telah menghilang.



Gambar 4. Generator Van De Graff, Sumber: pitsco.com



Elektroskop Contoh penerapan selanjutnya adalah elektroskop yang merupaka alat pendeteksi ada tidaknya muatan listrik  pada suatu benda. Gaya tarik-menarik dan tolak-menolak dari muatan benda lah yang memicu pita logam pada elektroskop ini bekerja sehingga dapat terbuka ataupun tertutup.



Gambar 5. Elektroskop, Sumber: leermiddelen.be



Filter Elektrostatik



Filter elektrostatik ini digunakan untuk menyaring debu sehingga tidak mengganggu pernapasan. Jadi pada tabung filter elektrostatik ini terdapat alat yang bisa mengionisasikan partikel gas dan jika partikel gas tersebut bermuatan berbeda dengan dinding tabung maka partikel gas tersebut akan menempel di dinding tabung.



Gambar 6. Filter Elektrostatik, Sumber: hdmhavalandirma.com



Printer Laser Printer laser memiliki cara kerja yaitu memanfatkan prinsip gaya tarik-menarik antar muatan benda yang berbeda jenis. Sinar laser pada alat ini yang membuat Photoreceptor Drum pada printer bila terkena cahaya, bagian tersebut akan menjadi muatan negatif padahal sebelumnya bermuatan positif. Jadi, dapat disimpulkan bahwa muatan listrik merupakan sifat dasar dari suatu muatan partikel subatomik yang dapat dibedakan menjadi muatan litrik positif dan negatif. Interaksi dari muatan listrik diatur dalam hukum Coulomb. Jika interaksinya antar muatan yang sejenis maka akan menimbulkan gaya tolak-menolak. Sedangkan, untuk interaksi antar muatan yang berbeda jenis maka akan menimbulkan gaya tarik-menarik. Besar gaya Coulomb sebanding dengan muatan benda dan berbanding terbalik terhadap kuadrat jarak antar mutan tersebut. Hukum Coulomb dapat diaplikasikan pada gaya elektrostatis (dihasilkan dari gesekan sisir dengan rambut), generator Van de Graff, elektroskop, filter elektrostatik, dan printer laser.



2. Penggaris Proses belajar mengajar di sekolah, tentu tidak terlepas dari penggunaan penggaris untuk mengukur sebuah hal dan penggaris juga sering digunakan untuk membuat garis lurus. Penggaris diciptakan dengan banyak bahan seperti besi, alumunium, plastik dan berbagai bahan lainnya. Penggaris yang digosokan ke kain sutra akan memiliki muatan listrik dan penggaris bermuatan listrik jika didekatkan dengan kertas, akan membuat kertas menjadi tertarik. Hal ini menandakan adanya hubungan interaksi antara penggaris dengan kertas dan kertas yang digunakan biasanya potongan kertas kecil. Harga penggaris sangatlah terjangkau untuk semua kalangan dan banyak dijual di berbagai toko seluruh Indonesia. 4. Penangkal Petir Petir adalah penomena alam yang sangat ditakuti, karena sangat membahayakan bagi manusia dan petir bisa datang secara tiba-tiba. Proses datangnya petir sangatlah cepat, jadi sangat sulit untuk diprediksi dan petir bisa menyambar berbagai hal yang ada di muka bumi. Ada banyak kejadian menakutkan yang dihasilkan sambaran petir. Penangkal petir memiliki peranan penting untuk mencegah hadirnya petir dan menjaga keselamatan. muatan listrik yang memiliki kutub positif akan memiliki resiko kerusakan tinggi di bumi dan penangkal petir menjadi salah satu penerapan hukum Coulomb dalam kehidupan sehari-hari. 5. Pelat logam penggumpal Asap Asap adalah hal yang sangat merugikan bagi bumi, apalagi asap yang dihasilkan dari kendaraan dan asap bisa menimbulkan polusi udara. Asap memiliki dampak buruk bagi kehidupan manusia dan kondisi asap harus dijaga dengan perilaku manusianya yang baik. Asap yang menggumpal seringkali memiliki kualitas asap yang jelek, karena kandungan asapnya sangat banyak dan asap yang menggumpal akan mudah untuk turun dengan proses gravitasi. Peranan pelat logam dalam penggumpal asap sangatlah penting, karena mampu mengurangi polusi udara dan bisa memperbaiki udara yang sudah jelek. Pelat logam untuk pengumpal asap menjadi contoh hukum coulomb dalam kehidupan sehari-hari. 6. Terapi listrik statis Kesehatan menjadi hal yang sangat penting untuk dijaga dan untuk menjaga kesehatan bisa dilakukan dengan olahraga rutin. Kesehatan tidak bisa dibiarkan begitu saja, karena bisa menimbulkan efek yang berbahaya dan salah satu cara menjaga kesehatan adalah dengan terapi. Kini terapi bisa dilakukan dengan menggunakan medan listrik statis dan terapi ini menggunakan listrik dengan tegangan 9000 volt. Alat terapi listrik dalam menggetarkan kotoran yang menempel di tubuh dan merontokkan berbagai kotoran secara perlahan. Terapi listrik sangat mudah ditemukan di beberapa mall besar diseluruh Indonesia.



Rumus dan Contoh Hukum Coulomb Rumus: Fc=k Q1xQ2/r2 Keterangan:     



Fc adalah gaya tolak atau gaya tarik k adalah konstanta pembanding yang memiliki nilai Q1 adalah besar muatan listrik yang pertama Q2 adalah besar muatan listrik yang kedua r adalah jarak dua benda yang memiliki muatan Ada dua buah benda yang memiliki besar muatan Q1 dengan Q2 dan berada pada jarak yang dinyatakan dalam r, karena memiliki gaya coulomb sebesar Fc. Berapakan besar gaya coulomb, jika muatan pertama diperbesar sebanyak 6x dan jarak muatan keduanya diperbesar menjadi 4x. Jawab: Proses awalnya menggunakan Fc=k Q1xQ2/r2



Pada kondisi muatan yang diperbesar, maka Q1c = 6Q1 dan hal ini membuat hukum coulomb menjadi F’. F’ = k Q1xQ2/r2 F’ = k 6Q1xQ2/r2 F’ = 6k Q1xQ2/r2 F’ = 6 Fc