Materi yang diulas pda halaman ini meliputi rumus pada medan listrik dan hukum coulomb. Pembahasan juga meliputi cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Pada bagian akhir pembahasan diberikan contoh soal mencari jarak pada hukum coulomb. Jadi, simak pembahasannya sampai akhir, oke?
Rumus pada hukum coulomb mendefinisikan besarnya gaya tarik-menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan. Daerah di sekitar benda bermuatan listrik akan menimbulkan gaya listrik. Gaya listrik yang berada di sekitar benda bermuatan listrik tersebut disebut medan listrik. Rumus pada Medan Listrik dan Hukum Coulomb saling berhubungan, sehingga dijadikan dalam satu pembahasan.
Oke, mari kita simak pembahasan mengenai rumus pada medan listrik dan hukum Coulomb di bawah.
Rumus Medan Listrik
Medan listrik adalah daerah di sekitar suatu benda bermuatan listrik di mana benda bermuatan listrik lain yang berada di ruangannya akan mengalami gaya listrik. Daerah medan listrik ditunjukkan melalui garis-garis anak panah pada gambar berikut.
Hubungan muatan berbeda jenis:
alt="gaya tarik menarik muatan berbeda jenis" src="http://idschool.net/wp-content/uploads/2017/08/Medan-Listrik.png" style="height:206px; width:400px" />
Hubungan muatan sejenis:
alt="gaya tolak menolak muatan sejenis" src="http://idschool.net/wp-content/uploads/2017/08/Medan-Listrik-2.png" style="height:163px; width:400px" />
Besarnya kuat medan magnet listrik dapat diperoleh melalui pesamaan kuat medan listrik yang menunjukkan hubungan antara gaya dan muatan. Persamaan kuat medan listrik juga dapat dinyatakan dalam hubungan muatan dan jarak. Rumus untuk menghitung kuat medan listrik dapat dilihat pada persamaan di bawah.
Rumus Kuat Medan Listrik
alt="\[ E = \frac{F}{q} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e1789df1ac3b9f575df9d9a1dc851ea2_l3.png" style="height:34px; width:45px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Atau
alt="\[ E = k \frac{q}{r^{2}} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1e9310be99de409eaac67d147151fed4_l3.png" style="height:27px; width:55px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Keterangan:
E = kuat medan listrik (N/C)
F = gaya tarik menarik antar muatan (N)
q = muatan listrik (C)
k = konstantan alt="(9 \times 10^{9} \; \textrm{Nm}^{2}\textrm{/C}^{2})" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-02c8d470818613397498a51523b39704_l3.png" style="height:19px; width:113px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Rumus pada Hukum Coulomb
Uraian materi kita selanjutnya adalah hukum coulomb. Dengan menggunakan rumus hukum coulomb, sobat idschool dapat menentukan cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Soal tentang cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb sering keluar dalam ujian, jadi simak baik-baik materi di bawah.
Hukum Coulomb menyatakan:
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.
Rumus Hukum Coulomb
alt="\[ F = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r^{2}}\]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-389953d4ddb6a07d8979f50b8e1495b6_l3.png" style="height:27px; width:77px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Keterangan:
alt="F" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-64faa7c4c8c6c7c79ccd80f7eb12749a_l3.png" style="height:11px; width:11px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = gaya coulomb alt="(N)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-66301a8cca04d6ddce5df16b43a55020_l3.png" style="height:16px; width:23px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="k" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-914b7c6baa694066b6151ea800086ff9_l3.png" style="height:11px; width:8px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = konstanta gaya Coulomb alt="(k = 9 \times 10^{9} Nm^{2}/C^{2})" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-8094fbf81f766500c1b0a52b30adc0b9_l3.png" style="height:17px; width:140px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="q_{1}" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1018215980e21544c89d6d054580eeb8_l3.png" style="height:10px; width:11px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = muatan listrik benda 1 alt="(C)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4931bfb4477263fdaed42523f6fca424_l3.png" style="height:16px; width:21px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="q_{2}" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e2f26b83100278db4c6476c97b24e595_l3.png" style="height:10px; width:12px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = muatan listrik benda 2 alt="(C)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-4931bfb4477263fdaed42523f6fca424_l3.png" style="height:16px; width:21px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="r" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-dc0ffc310dfb7ac827ccf1defca76c24_l3.png" style="height:7px; width:7px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> = jarak kedua muatan alt="(m)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-df0bf4d9005e5cdbee99dc193f84dce0_l3.png" style="height:16px; width:23px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Materi tentang rumus pada medan listrik dan rumus hukum coulomb sudah diberikan di atas. Untuk menguji pemahaman sobat idschool tentang materi ini, simak contoh soal cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb pada contoh soal di bawah.
Baca Juga :
Contoh Soal Hukum Coulomb dan Cara Penyelesaiannya
Rangkaian Listrik Dinamis : Contoh Soal dan Pembahasannya
Contoh Soal dan Pembahasan Listrik Dinamis Kelas 9 SMP
Latihan Soal dan Pembahasan
Contoh 1
Dua buah benda bermuatan listrik sejenis, tolak menolak dengan gaya sebesar F. Jika jarak kedua muatan didekatkan menjadi alt="\frac{1}{4}" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-746a2d4f7b960d3e3333d377af8220dd_l3.png" style="height:19px; width:6px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> kali semula, maka gaya tolak menolak antara kedua muatan tersebut menjadi ….
alt="\[ \textrm{A. } \; \; \; \; \frac{1}{4} \textrm{F} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-2b798e8d37927fa344b78d8aacc50dfe_l3.png" style="height:32px; width:55px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ \textrm{B. } \; \; \; \; 4 \textrm{F} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7e837dbecb1628706444f722d2bee371_l3.png" style="height:12px; width:51px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ \textrm{C. } \; \; \; \; 8 \textrm{F} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-a7487b7b122c55c6b5b69c5ba65d11a9_l3.png" style="height:12px; width:51px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ \textrm{D. } \; \; \; \; 16 \textrm{F} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-e02de59e4baaea8a121603e299e917f7_l3.png" style="height:12px; width:59px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Pembahasan:
Diketahui:
alt="\[ F_{1} = F \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0af8b9855e0a8137094d8530e7f0f784_l3.png" style="height:14px; width:46px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ r_{2} = \frac{1}{4}r_{1} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1c7296c99c18f60ed041454bf4c2a10d_l3.png" style="height:32px; width:55px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan sebelum jarak didekatkan:
alt="\[ F_{1} = F \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1431f9df7531dd0b2cc56c5c97e10fc8_l3.png" style="height:14px; width:46px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{1} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r_{1}^{2}}\]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-6ee3f70765a145e5a998b19a69ff0e96_l3.png" style="height:32px; width:81px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Besar gaya tolak menolak antara kedua muatan setelah jarak didekatkan menjadi alt="\frac{1}{4}" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-746a2d4f7b960d3e3333d377af8220dd_l3.png" style="height:19px; width:6px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> kali jarak semula:
alt="\[ F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{r_{2}^{2}}\]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-9199f5c15b6c4edaaf503d62339dd9a5_l3.png" style="height:31px; width:81px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{\left( \frac{1}{4}r_{1} \right )^{2}} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-7844254504beb9bdc541872ad73294b5_l3.png" style="height:36px; width:87px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{2} = k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{ \frac{1}{16} r_{1} ^{2}} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-da1e12f87001df96a1e6a94d2c2d41ad_l3.png" style="height:34px; width:81px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{2} = 16 k \frac{q_{1} \cdot q_{2}}{ r_{1} ^{2}} \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-851a5dd8d6559dd6e67f6a443e2ef8ee_l3.png" style="height:32px; width:97px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
alt="\[ F_{2} = 16 F_{1} \rightarrow F_{2} = 16 F \]" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-0b86ebbc92aa7862a6dc2947e9df30da_l3.png" style="height:14px; width:148px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Jawaban: D
Contoh 2: SOAL UN IPA FISIKA SMP 2016
Perhatikan gambar gaya listrik yang terjadi pada bola-bola bermuatan!
alt="" src="http://idschool.net/wp-content/uploads/2017/08/Hukum-Coulomb-e1502768189688.png" style="height:184px; width:400px" />
Bola konduktor P bermuatan positif. Jika bola P didekatkan bola Q, dan bola P didekatkan bola S, gaya interaksinya berturut-turut adalah ….
A. alt="P-Q" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cfcdb91e77e326b27336e13d48345514_l3.png" style="height:14px; width:40px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tarik-menarik dan alt="P-S" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-890d08c081ccbdf753e01d74ec4325bf_l3.png" style="height:11px; width:39px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tarik-menarik
B. alt="P-Q" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cfcdb91e77e326b27336e13d48345514_l3.png" style="height:14px; width:40px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tarik-menarik dan alt="P-S" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-890d08c081ccbdf753e01d74ec4325bf_l3.png" style="height:11px; width:39px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tolak-menolak
C. alt="P-Q" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cfcdb91e77e326b27336e13d48345514_l3.png" style="height:14px; width:40px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tolak-menolak dan alt="P-S" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-890d08c081ccbdf753e01d74ec4325bf_l3.png" style="height:11px; width:39px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tolak-menolak
D. alt="P-Q" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-cfcdb91e77e326b27336e13d48345514_l3.png" style="height:14px; width:40px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tolak-menolak dan alt="P-S" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-890d08c081ccbdf753e01d74ec4325bf_l3.png" style="height:11px; width:39px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> tarik-menarik
Pembahasan:
Ingat!!!
Muatan sejenis akan tolak menolak
Muatan berbeda jenis akan tarik – menarik
Bola konduktor P bermuatan (+), maka:
P menarik R alt="\rightarrow" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-84d8a5dd3c68bd8b037e7e240bb4dedc_l3.png" style="height:9px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> R alt="(−)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-d15b8ba5f91c587077068aca2bfedeed_l3.png" style="height:16px; width:10px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
P menolak T alt="\rightarrow" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-84d8a5dd3c68bd8b037e7e240bb4dedc_l3.png" style="height:9px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> T alt="(+)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c4cbadad8f0c43bb10780616174cceda_l3.png" style="height:16px; width:21px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
R menarik S alt="\rightarrow" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-84d8a5dd3c68bd8b037e7e240bb4dedc_l3.png" style="height:9px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> S alt="(+)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c4cbadad8f0c43bb10780616174cceda_l3.png" style="height:16px; width:21px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
S menolak Q alt="\rightarrow" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-84d8a5dd3c68bd8b037e7e240bb4dedc_l3.png" style="height:9px; width:14px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" /> Q alt="(+)" src="http://idschool.net/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-c4cbadad8f0c43bb10780616174cceda_l3.png" style="height:16px; width:21px" title="Rendered by QuickLaTeX.com" />
Jadi, jika P didekatkan Q akan tolak-menolak dan P didekatkan S akan tolak-menolak.
Jawaban: C
Sekian pembahasan mengenai rumus pada medan listrik dan hukum coulomb yang memuat contoh soal cara mencari jarak kedua muatan pada hukum coulomb. Terimakasih telah mengunjungi idschool(dot)net, semoga bermanfaat.