Muatan Listrik dan Gaya Coulomb

Muatan Listrik

Ada dua jenis muatan listrik, yaitu sebagai berikut.

Muatan Positif : kaca digosok dengan kain sutra (elektron-elektron kaca sebagian masuk ke kain sutra)
Muatan negatif : ebonit digosok dengan kain wol (elektron-elektron wol sebagian masuk ke ebonit).

Apabila dua buah muatan listrik sejenis didekatkan akan terjadi gaya tolak-menolak, tetapi apabila dua muatan tidak sejenis didekatkan akan terjadi gaya tarik-menarik. Gaya tolak atau gaya tarik antara kedua muatan listrik disebut gaya elektronstatika.

Satuan muatan listrik dalam sistem SI adalah Coulomb (C). Beberapa satuan lain dari muatan listrik adalah 1Stc = 1/3 x 10^-9C dan 1μC = 10-^6C. Muatan listrik diberi lambang q. Alat untuk mengetahui benda bermuatan listrik disebut elektroskop.

Gaya Coulomb

Gaya Coulomb disebut juga gaya listrik atau gaya elektrosatika. Hukum Coulomb menyatakan bahwa besar gaya tolak-menolak atau tarik-menarik antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan hasil kali masing-masing muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.

dengan

q₁ dan q₂ = muatan listrik

r = jarak antara kedua muatan (m),

F= gaya

k = ¼ πε₀= tetapan dielektrik dalam ruang hampa (9 x 10⁹ Nm²/C²)

permitivitas listrik dalam ruang hampa (8,85 x 10^-12 C²/Nm²)

Apabila mediumnya bukan udara, nilai permitivitas listriknya lebih besar dan dinyatakan sebagai berikut.

ε > ε₀ atau ε = ε_Iε₀

dengan

ε = permitivitas listrik dalam medium,

ε₀ =permitivitas listrik dalam ruang hampa, dan

ε₀ = konstanta dielektrik atau permitivitas relatif.

Besar gaya Coulomb pada medium yang bukan udara dinyatakan dengan persamaan berikut.

F_r = k (q₁q₂ / ε_rr²)

Dengan

k = tetapan gaya Coulomb

ε_r= konstanta dielektrik, dan

F_r =gaya Coulomb dalam medium (N).

Gaya Coulomb merupakan besaran vektor sehingga apabila ada beberapa muatan listrik dalam suatu ruang maka jumlah resultan gaya Coulomb dapat dijumlahkan secara vektor.