Materi Fisika SMA – Rumus Gaya Listrik Statis

AhmadDahlan.Net – Pada listrik statis dua buah muatan listrik yang berdekatan dapat saling berinteraksi satu sama lain, bergantung pada jenis muatan listriknya. Apabila kedua muatan tidak sejenis maka akan saling tarik menarik dan apabila kedua muatan sejenis maka akan saling tolak menolak. Terdapat gaya yang timbul karena interaksi antar dua muatan tersebut. Gaya tersebut dinamakan gaya listrik . Berikut penjelasan yang lebih lengkap mengenai gaya listrik pada listrik statis.

A. Pengertian Gaya Listrik Statis

Gaya interaksi antar 2 muatan dalam listrik statis dinamakan gaya Coulomb. Gaya Coulomb merupakan gaya yang muncul akibat terjadinya interaksi antar 2 muatan. Gaya merupakan besaran vektor, sehingga memiliki besaran dan arah. Arah dari gaya Coulomb tergantung pada jenis muatan yang berinteraksi.

Pada gambar (a) dan gambar (b) kedua muatan sejenis, sehingga kedua muatan saling tolak menolak. Masing – masing muatan q₁ mendapat gaya tolakan sebesar F₁₂ dan muatan q₂ mendapat gaya tolakan sebesar F₂₁.

Sedangkan pada gambar (c) kedua muatan berbeda jenis. Muatan q₁ negatif dan muatan q₂ positif, sehingga kedua muatan saling tarik menarik. Muatan q₁ mendapat gaya tarikan sebesar F₁₂ dan muatan q₂ mendapat gaya tarikan sebesar F₂₁.

B. Persamaan

Untuk menghitung gaya Coulomb, digunakan persamaan :

F=k \frac{q_1q_2}{r^2}

keterangan,
F : gaya Coulomb (N)
k : konstanta Coulomb (9 x 10⁹ Nm²/C²)
q₁ : besar muatan listrik pertama (C)
q₂ : besar muatan listrik kedua (C)
r : jarak antar muatan (m)

Konversi satuan
1 μC = 10^-6 C
1 nC = 10^-9 C

C. Contoh Soal

Terdapat dua buah muatan listrik seperti pada gambar berikut :

Apabila besar muatan q₁ = 4 μC dan q₂ = 6 μC, tentukanlah besar dan arah dari gaya listrik pada muatan q₂!

Pembahasan :

Dik :
q₁ = 4 μC = 4 x 10^-6 C
q₂ = 6 μC = 6 x 10^-6 C
r = 2 cm = 2 x 10^-2 m

Dit :
besar dan arah gaya listrik

Pembahasan :
1. Menentukan arah gaya

Kedua muatan berbeda jenis, sehingga saling tarik menarik. Sehingga, arah gaya listrik pada muatan q₂ adalah ke kiri

2. Menentukan besar gaya listrik

F=k\ \frac{q_1q_2}{r^2}

F=(9×10^9\ \frac{Nm^2}{C^2})\ ×\frac{(4×10^{-6}\ C)(6×10^{-6}\ C)}{(2×10^{-2}\ m)^2}

F=\frac{(9×10^9\ \frac{Nm^2}{C^2})(24×10^{-12}\ C^2)}{4×10^-\ ^4\ m^2}

F=54×10\ N=540\ N

Jadi, besar gaya listrik pada muatan q₂ adalah 540 N dan arahnya adalah ke kiri.