Muatan Listrik dan Gaya Coulomb

Catatan : Untuk mengetahui lebih jelas tentang vektor, silahkan menuju link berikut : Vektor – Pendahuluan.

Muatan listrik telah ditemukan sejak sekitar 600 SM, dimana ketika batu ambar digosok pada bulu akan menghasilkan suatu muatan. Ini dapat diamati dari kemampuan batu ambar yang telah digosok tersebut yang dapat menarik rambut, dan apabila digosok lebih lama, akan menghasilkan suatu percikan yang dinamakan percikan listrik. Pada saat ini, fenomena tersebut dapat kita temui dengan menggosok penggaris plastik ke rambut sehingga dapat menarik rambut tersebut seperti halnya bantu ambar tadi.

Kemudian pada abad ke-17, Ilmuwan bernama Charles Coulomb dalam papernya yang berjudul “Premier mémoire sur l’électricité et le magnétisme“, melaporkan eksperimennya tentang gaya yang dialami atau diberikan oleh dua muatan listrik atau disebut gaya Coulomb menggunakan torsi seimbang. Apabila ditulis dalam persamaan matematika, maka diperoleh hubungan

CodeCogsEqn (25)

dimana q1 dan q2 adalah muatan listrik, r adalah jarak antara kedua muatan, dan ε0 adalah konstanta permisivitas vakum. Artinya adalah semakin jauh jarak antara kedua muatan, pengaruh gaya Coulomb akan menjadi lebih kecil. Kemudian, semakin besar muatan listrik yang dimiliki oleh keduanya, maka pengaruhnya akan semakin besar. Arah vektor dari F ditentukan apakah kedua muatan memiliki tanda yang sama atau tidak. Apabila sama, nilai F akan positif, sehingga arah vektornya akan searah dengan vektor r yang menjauhi muatan lawannya sehingga mereka akan saling menolak. Namun, apabila berbeda, nilai F menjadi negatif, sehingga arah vektornya akan berlawanan dengan vektor r, sehingga kedua muatan akan saling tarik-menarik. Untuk lebih jelas, perhatikan gambar berikut.

electrostatic1.png

Gambar di atas memperlihatkan dua buah muatan sejenis yang terpisah sepanjang r. Vektor r dihitung dari posisi muatan lawan, karena nilai r pada dasarnya merupakan jarak terpisahnya muatan dari muatan lawannya. Sebagai contoh, dari sudut pandang muatan q1, kita bisa lihat bahwa muatan tersebut terpisah sepanjang r dari muatan q2, sehingga vektor r1 arahnya menjauhi muatan q2. Begitu pula pada muatan q2 yang terpisah sepanjang r dari muatan q1, sehingga vektor r2 menjauhi q1. Kita bisa menuliskan gaya yang dialami masing-masing muatan, yaitu

CodeCogsEqn (26)

CodeCogsEqn (27)

Seperti yang telah kita lihat, kedua muatan menderita gaya yang besarnya sama, namun arahnya berbeda, yakni berlawanan, sehingga kedua muatan akan saling menolak.

Sekarang perhatikan kasus berikut.

electrostatic2

Ini merupakan kasus yang serupa, namun muatan q2 bertanda negatif. Dengan perhitungan yang sama, kita akan peroleh

CodeCogsEqn (29)

CodeCogsEqn (28)

Kedua muatan memiliki besar gaya yang negatif, menyebabkan arah vektornya berlawanan dengan r, sehingga arah gayanya akan menuju ke muatan lawannya masing-masing, menyebabkan kedua muatan akan saling tarik-menarik.

Satuan muatan listrik dalam satuan internasional adalah Coulomb, atau disingkat menjadi C. Walaupun satuannya tampak tidak mengandung dimensi lain, besaran muatan listrik merupakan besaran turunan, karena pada dasarnya mengukur muatan listrik sangatlah sulit. Namun, mengukur muatan listrik yang bergerak per satuan waktu (atau dinamakan arus listrik) justru lebih mudah, sehingga untuk mengukurnya dibutuhkan konsep yang lebih mendalam. Oleh karena itu, alih-alih besaran muatan, besaran arus listriklah yang menjadi besaran pokok.

Next : Medan Listrik

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout /  Ubah )

Foto Google

You are commenting using your Google account. Logout /  Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout /  Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout /  Ubah )

Connecting to %s