ITU hukumdiCoulomb adalah hukum fisika penting yang menyatakan bahwa gaya elektrostatik antara dua muatan listrik adalah sebanding dengan modul muatan listrik dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak yang memisahkan.
Hukum Coulomb dan gaya listrik
Charles Augustin di Coulomb (1736-1806) adalah seorang fisikawan Prancis yang bertanggung jawab untuk menentukan hukum yang menjelaskan gaya interaksi antara muatan listrik. Untuk tujuan ini, Charles Coulomb menggunakan keseimbangan torsi, mirip dengan skala yang digunakan oleh Henry Cavendish untuk menentukan konstanta gravitasi universal.
HAI peralatan eksperimental digunakan oleh Coulomb terdiri dari batang logam yang mampu berputar, yang, ketika diisi, ditolak oleh bola logam kecil yang diisi dengan muatan listrik dari tanda yang sama. Gambar di bawah menunjukkan skema keseimbangan torsi yang digunakan oleh fisikawan:
Keseimbangan torsi digunakan oleh Coulomb untuk menentukan hukum interaksi antara muatan listrik.
rumus hukum Coulombmb
Menurut hukumnya, gaya antara dua partikel bermuatan listrik berbanding lurus dengan besar muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Di bawah ini, kami menyajikan
rumus matematika dijelaskan oleh hukum Coulomb:
F - gaya elektrostatik (N)
k0 — konstanta vakum dielektrik (N.m²/C²)
Q - muatan listrik (C)
apa - uji muatan listrik (C)
d — jarak antar muatan (m)
Dalam rumus di atas, k0 adalah konstanta proporsionalitas yang disebut konstanta vakum elektrostatik, modulusnya kira-kira 9,0.109 N.m²/C².Juga, kita tahu bahwa banyak sinyalsamamengusir sementara banyak sinyalketertarikan yang berlawanan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Muatan yang bertanda sama tolak menolak, dan muatan yang berlawanan tanda tarik menarik.
Lihat juga: Apa itu listrik?
Perlu dicatat bahwa, bahkan jika beban memiliki modul yang berbeda, gaya tarik di antara mereka adalah sama, karena, menurut Hukum III Newton - hukum tindakan dan reaksi — gaya yang dibuat oleh muatan terhadap satu sama lain adalah sama di modul. Ini ditemukan di samaarah, bagaimanapun, dalam indra berlawanan.
Rambut wanita dalam gambar itu sarat dengan muatan tanda yang sama dan karenanya saling tolak.
Sifat penting dari gaya listrik adalah bahwa ia adalah kebesaran vektor Vector, yaitu, dapat ditulis menggunakan vektor. Vektor tersebut adalah lurus berorientasi hadiah itu modul, arah dan merasakan. Oleh karena itu, dalam kasus di mana dua atau lebih vektor gaya listrik tidak sejajar atau berlawanan, perlu diterapkan aturan jumlah vektor, untuk menghitung gaya listrik bersih pada benda atau partikel.
Lihat juga: Apa itu medan listrik?
Grafik Hukum Coulomb
Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya listrik antara dua partikel bermuatan adalah terbalik sebanding dengan kuadrat jarak antara keduanya. Jadi, jika dua muatan listrik berada pada jarak d, dan datang untuk bertemu di setengah jarak itu (h/2), gaya listrik di antara mereka harus ditingkatkan empat kali lipat (4F):
Jika kita mengurangi jarak antara dua muatan hingga setengahnya, gaya listrik di antara mereka meningkat empat kali lipat.
Perhatikan tabel yang menunjukkan hubungan gaya listrik antara dua beban modulus q, jika dipisahkan oleh jarak yang berbeda:
modul daya listrik |
Jarak antar muatan |
F/25 |
h/5 |
F/16 |
h/4 |
F/9 |
h/3 |
F/4 |
h/2 |
F |
d |
4F |
2d |
9F |
3d |
16F |
4d |
25F |
5d |
Menempatkan hukum Coulomb dalam bentuk grafik gaya versus jarak, kami memiliki bentuk berikut:
Contoh Hukum Coulomb
1) Dua partikel bermuatan listrik, dengan muatan 1,0 C dan 2,0 mC, dipisahkan dalam ruang hampa pada jarak 0,5 m. Tentukan besarnya gaya listrik yang ada di antara muatan-muatan tersebut.
Resolusi:
Mari kita gunakan hukum Coulomb untuk menghitung besarnya gaya listrik yang bekerja pada muatan:
2) Dua partikel titik bermuatan listrik identik dan modulus q dipisahkan pada jarak d. Kemudian, gandakan (2q) modulus dari salah satu beban, lipat tigakan modulus yang lain (3q) dan ubah jarak antara beban menjadi sepertiga dari jarak awal antara mereka (d/3). Tentukan perbandingan antara gaya listrik awal dan akhir yang ada di antara muatan-muatan tersebut.
Menyelesaikan latihan tentang hukum Coulomb
1) Dua partikel bermuatan dengan muatan listrik q yang identik, didukung oleh kawat yang tidak dapat diperpanjang dan massa yang dapat diabaikan, berada dalam keseimbangan gaya, seperti pada gambar di bawah ini:
Jika m = 0,005 kg adalah massa masing-masing partikel, tentukan:
Data:
g = 10 m/s²
k0 = 9.109 N.m²/C²
a) modul gaya tolak-menolak listrik yang bekerja pada beban;
b) modulus muatan listrik partikel.
Resolusi:
a) Untuk menghitung modulus gaya listrik antar partikel, perlu diperhatikan persamaan sudut berikut, perhatikan gambar:
Kita dapat mengatakan bahwa garis singgung sudut θ dari dua segitiga (yang sisi-sisinya dibentuk oleh jarak 4 dan 3 dan F dan P) adalah sama, sehingga kita melakukan perhitungan berikut:
b) Setelah menghitung modulus gaya listrik antara muatan, dimungkinkan untuk menentukan modulusnya, karena muatannya identik:
Oleh Saya. Rafael Helerbrock
