KOMPAS.com - Kamu pasti sering menggunakan perangkat kelistrikan dalam kehidupan sehari-hari, bukan? Baik itu ponsel, komputer, atau bahkan alat rumah tangga, semua perangkat tersebut melibatkan aliran listrik.
Namun, tahukah kamu bahwa ada berbagai gaya yang bekerja di balik alat kelistrikan tersebut? Salah satunya adalah gaya Coulomb.
Gaya Coulomb adalah gaya listrik antara dua muatan yang bergantung pada besar muatan dan jarak antar muatan, ditemukan oleh Coulomb pada 1785.
Pasti kamu penasaran, kan, apa itu gaya Coulomb dan bagaimana rumus gaya Coulomb bekerja? Mari kita simak penjelasan lengkapnya!
Baca juga: Jawaban dari Soal Muatan Listrik 120 C Berpindah
Sejarah penemuan gaya Coulomb
Dilansir dari American Physical Society, penemuan gaya Coulomb berawal dari eksperimen yang dilakukan oleh seorang ilmuwan asal Prancis, Charles Augustin de Coulomb, pada tahun 1785.
Sebelum Coulomb, seorang filsuf Yunani bernama Thales pada sekitar tahun 600 SM sudah mengamati fenomena menarik yang terjadi ketika potongan ambar digosok dengan bulu.
Setelah digosok, ambar tersebut menarik benda-benda kecil seperti jerami dan serpihan ringan lainnya.
Fenomena ini kemudian dikenal dengan istilah "listrik," yang berasal dari kata Yunani "elektron," yang berarti ambar.
Percobaan awal ini kemudian menjadi dasar untuk penelitian lebih lanjut tentang fenomena listrik.
Coulomb, yang merupakan seorang insinyur militer, sangat tertarik untuk meneliti lebih dalam tentang gaya yang timbul antara benda-benda bermuatan listrik.
Dengan menggunakan alat yang disebut neraca torsi, Coulomb berhasil mengukur gaya listrik antara benda bermuatan secara kuantitatif.
Baca juga: Sifat-Sifat Elektron: Partikel Elementer Bermuatan Negatif
Percobaannya menunjukkan bahwa gaya antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut. Hasil eksperimen ini kemudian dikenal dengan hukum Coulomb.
Apa itu gaya Coulomb?
Gaya Coulomb adalah gaya yang timbul antara dua benda bermuatan listrik. Seperti yang kita ketahui, muatan listrik dibagi menjadi dua jenis, yaitu muatan positif dan muatan negatif.
Dilansir dari Physics LibreTexts, hukum Coulomb menyatakan bahwa benda-benda bermuatan akan saling berinteraksi dengan cara berikut:
- Benda dengan muatan yang berbeda (positif dan negatif) akan saling tarik-menarik.
- Benda dengan muatan yang sama (positif-positif atau negatif-negatif) akan saling tolak-menolak.
- Muatan yang lebih besar akan menghasilkan gaya yang lebih besar.
- Makin dekat jarak antara kedua muatan, maka makin besar pula gaya yang timbul.
Ini adalah interaksi dasar yang terjadi antara muatan listrik, yang dijelaskan oleh hukum Coulomb.
Gaya ini merupakan gaya dasar dalam fisika listrik yang menjadi acuan untuk memahami fenomena kelistrikan.
Baca juga: Listrik Statis: Pengertian, Sumber, dan Cara Menghilangkan
Rumus gaya Coulomb
Berdasarkan percobaan Coulomb, hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya listrik antara dua benda bermuatan berbanding lurus dengan hasil kali jumlah muatan kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.
Dilansir dari The Physics Classroom, rumus gaya Coulomb dapat ditulis sebagai berikut:
Dimana:
- F adalah gaya Coulomb (dalam satuan Newton, N).
- k adalah konstanta Coulomb, yang memiliki nilai sekitar 9 × 10⁹ N·m²/C².
- q1 dan q2 adalah besar muatan pertama dan kedua (dalam satuan Coulomb, C).
- r adalah jarak antara kedua muatan (dalam satuan meter, m).
Baca juga: Listrik Statis dan Dinamis: Pengertian, Contoh, dan Perbedaannya
Dengan rumus ini, kita bisa menghitung gaya listrik yang timbul antara dua muatan berdasarkan besar muatan dan jarak antar muatan tersebut.
Konstanta Coulomb (k) adalah nilai tetap yang mempengaruhi besarnya gaya antara dua muatan.
Jenis-jenis gaya Coulomb, tarik menarik atau tolak menolak?
Seperti gaya lainnya, gaya Coulomb juga merupakan besaran vektor, yang berarti gaya ini memiliki besar dan arah.
Arah gaya Coulomb tergantung pada jenis muatan yang dimiliki oleh kedua benda yang berinteraksi:
Jika kedua benda memiliki muatan yang sama (positif-positif atau negatif-negatif), gaya Coulomb akan menyebabkan kedua benda saling tolak-menolak.
Sebaliknya, jika kedua benda memiliki muatan yang berlawanan (positif-negatif), gaya Coulomb akan menyebabkan kedua benda saling tarik-menarik.
Baca juga: Cara Menghitung Gaya Coulomb pada Dua Muatan Listrik
Contoh gaya Coulomb dalam kehidupan sehari-hari
Meskipun kita tidak selalu sadar, gaya Coulomb sangat penting dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, ketika kita menggosok dua balon dengan rambut, keduanya akan saling tolak.
Fenomena ini terjadi karena balon-balon tersebut bermuatan sama setelah digosok, sehingga menghasilkan gaya tolak-menolak sesuai dengan hukum Coulomb.
Selain itu, gaya Coulomb juga menjadi dasar dalam banyak teknologi kelistrikan. Misalnya, dalam kapasitor, sebuah komponen yang menyimpan energi listrik.
Gaya Coulomb juga berperan dalam berbagai fenomena statis yang kita alami, seperti saat rambut kita berdiri setelah bergesekan dengan pakaian atau ketika kita merasakan gaya tarik-menarik antara dua benda yang digosok.
Baca juga: Mengapa Ebonit yang Digosok Kain Wol Menjadi Bermuatan Negatif?
Hukum Coulomb bukan hanya berperan dalam interaksi makroskopik, tetapi juga sangat penting dalam dunia mikroskopik, terutama dalam struktur atom.
Sebagai contoh, gaya Coulomb berperan dalam interaksi antara elektron yang bermuatan negatif dengan inti atom yang bermuatan positif. Gaya tarik ini menjadi salah satu faktor yang membuat elektron tetap berada di orbitnya mengelilingi inti atom.
Dalam percobaan yang dilakukan oleh Ernest Rutherford menggunakan partikel alfa, ia memanfaatkan rumus gaya Coulomb untuk menghitung hamburan partikel yang terjadi di sekitar inti atom.
Penemuan ini membuka jalan bagi pemahaman kita tentang struktur atom yang lebih dalam. Selain itu, Niels Bohr mengembangkan model atom berdasarkan hasil-hasil percobaan ini, yang menjadi cikal bakal teori atom modern.
Gaya Coulomb, yang ditemukan oleh Charles Augustin de Coulomb pada tahun 1785, adalah gaya dasar listrik yang timbul antara dua benda bermuatan.
Dengan rumus gaya Coulomb, kita dapat menghitung besar gaya yang terjadi antara dua muatan listrik.
Hukum Coulomb memiliki peran penting dalam memahami interaksi antara muatan listrik, baik pada skala makroskopik seperti fenomena statis maupun dalam struktur atom.
Jadi, ketika kamu menggunakan perangkat kelistrikan, ingatlah bahwa di balik semua itu, gaya Coulomb bekerja mengatur interaksi antar muatan yang ada.
Dapatkan update berita pilihan dan breaking news setiap hari dari Kompas.com. Mari bergabung di Grup Telegram "Kompas.com News Update", caranya klik link https://t.me/kompascomupdate, kemudian join. Anda harus install aplikasi Telegram terlebih dulu di ponsel.