Contoh Soal Hukum Coulomb Disertai Pembahasan

Contoh Soal Hukum Coulomb - Berikut ini adalah kumpulan contoh soal-soal hukum coulomb lengkap dengan jawaban dan pembahasannya. Sebelum masuk ke contoh soal, alangkah baiknya kita mengetahui terlebih dahulu bunyi hukum coulomb dan rumus hukum coulomb. Hal ini dilakukan untuk memudahkan kita dalam menyelesaikan soal-soal hukum coulomb.

Daftar isi

• A. Bunyi Hukum Coulomb
• B. Rumus Hukum Coulomb
• C. Contoh Soal Hukum Coulomb dan Pembahasan

A. Bunyi Hukum Coulomb

Hukum Coulomb berbunyi:

Besar 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.

B. Rumus Hukum Coulomb

Pernyataan Charles Augustin de Coulomb (1736-1806) akhirnya dikenal dengan Hukum Coulomb dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

• Fc = gaya coulomb atau gaya tarik-menarik / gaya tolak-menolak (N)
• Q₁ = besar muatan pertama (C)
• Q₂ = besar muatan kedua (C)
• r = jarak antara 2 benda bermuatan (m)
• k = bilangan konstanta pembanding 9 x 10⁹N m²/C²

Besar satuan Coulomb:
1 micro coulomb = 1×10^-6 C (simbol = 1 µC)
1 nano coulomb =  1×10^-9 C (simbol = 1 nC)
1 coulomb =  1 coulomb (C)

C. Contoh Soal Hukum Coulomb dan Pembahasan

Contoh Soal 1

Dua buah muatan diatur seperti pada gambar di bawah ini. Besar muatan pada A adalah +8 mikro Coulomb dan muatan di B adalah -5 mikro Coulomb. Sedangkan besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah… (k = 9 x 10⁹ Nm²C⁻², 1 mikro Coulomb = 10⁻⁶ C). Berapakah Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan?

Pembahasan:
Diketahui:
Muatan A (Q₁) = +8 µC = +8×10^-6 C
Muatan B (Q₂) = -5 µC = -5×10^-6 C
k = 9×10⁹ Nm²C²
r = 10 cm = 0,1 meter

Ditanya: 
Fc = ..?

Jawab:

Jadi, Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah 36 Newton.

Contoh Soal 2

Dua buah Muatan listrik P = +10 micro Coulomb dan muatan listrik Q = +20 micro coloumb terpisah oleh jarak seperti gambar dibawah ini. Berapakan besar gaya coloumb yang bekerja pada kedua muatan?

Pembahasan:
Diketahui:
Muatan P (Q₁) = +10 µC = +10×10^-6 C
Muatan Q (Q₂) = +20 µC = +20×10^-6 C
k = 9×10⁹ Nm²C²
r = 12 cm = 0,12 meter = 12×10^-2 m

Ditanya:
Fc =..?

Jawab:

Jadi, Besar gaya listrik yang bekerja pada kedua muatan adalah 125 Newton.

Contoh soal 3

Tiga muatan listrik diletakkan terpisah seperti gambar! Besar muatan A adalah = -5 mikro Coulomb, besar muatan B adalah = +10 mikro Coulomb dan muatan C = -12 mikro Coulomb. Berapakah besar dan arah gaya listrik pada muatan B ?

Pembahasan:
Diketahui:
Muatan A (Q₁) = -5 µC = -5 × 10^-6 C
Muatan B (Q₂) = +10 µC = +10 × 10^-6 C
Muatan C (Q₃) = -12 µC = -12 × 10^-6 C
k = 9 × 10⁹ Nm²C²
rAB = 6 cm = 0,06 meter = 6×10^-2 m
rBC = 4 cm = 0,04 meter = 4×10^-2 m

Ditanya:
F_AB dan F_BC serta arah gaya= ..?

Jawab :
Gaya listrik pada muatan B adalah resultan gaya listrik antara muatan A dan B dengan gaya listrik antara muatan B dan C. Gaya listrik antara muatan A dan B sebagai berikut :

Karena besar muatan A negatif dan besar muatan B positif sehingga arah gaya Coulomb adalah mendekati muatan A dan menjauhi muatan B (ke kiri). Gaya listrik antara muatan B dan C sebagai berikut :

Karena besar muatan B positif dan besar muatan C negatif sehingga arah gaya Coulomb adalah mendekati muatan C dan menjauhi muatan B (ke kanan). Sedangkan untuk resultan gaya listrik pada muatan B : Arah FAB ke kiri dan arah FBC ke kanan.

Jadi, hasilnya adalah arah resultan gaya listrik pada muatan B (FB) = arah gaya listrik FAB, yakni menuju muatan C (ke kanan).

Contoh Soal 4

Muatan listrik +Q1 = 10 mikro Coulomb, +Q2 = 50 mikro Coulomb dan Q3 terpisah seperti pada gambar. Agar gaya listrik yang bekerja di muatan Q2 = nol maka muatan Q3 adalah ?

Pembahasan
Diketahui :
Muatan 1 (Q1) =  +10 μC = +10 x 10^-6 C
Muatan 2 (Q2) =  +50 μC = +50 x 10^-6 C
Jarak r12 = 2 cm = 0,02 m = 2 x 10^-2 m
Jarak r23 = 6 cm = 0,06 m = 6 x 10^-2 m
Resultan gaya (F2) = 0

Ditanya : 
muatan Q3 = ?

Jawab :
Gaya listrik pada muatan 2 adalah resultan gaya listrik antara muatan 1 dan 2 dengan gaya listrik antara muatan 2 dan 3. Gaya listrik antara muatan 1 dan 2 :

Karena besar muatan 1 positif dan besar muatan 2 positif sehingga arah F12 adalah menuju muatan 3 (ke kanan). Gaya listrik antara muatan 2 dan 3 :

Karena besar muatan 2 positif dan muatan 3 positif sehingga arah F23 adalah menuju muatan 1 (ke kiri). Sedangkan untuk resultan gaya listrik pada muatan 2 = 0 : Arah F12 ke kanan dan arah F23 ke kiri.

Jadi, Muatan Q3 adalah 90×10^-6.

Contoh soal 5

Dua buah titik A dan B berjarak 3 meter, masing-masing bermuatan listrik +4x10^-4 C dan -1x10^-4 C. Titik C berada di antara A dan B berjarak 2 meter dari A dan bermuatan listrik +3x10^-5 C. Hitunglah besar gaya elektrostatis dari C!

Diketahui:
qA = +4 x 10^-4 C
qB = -2 x 10^-4 C
qC = +3 x 10^-5 C
r = 3 m

Ditanya:
Fc = ..?

Jawab:
Fc = FA + FB

Jadi, besar gaya coulomb pada titik C adalah 54 N ke arah kanan.

Contoh Soal ke 6

Dua muatan sejenis besarnya + 2 x 10^-6 C dan + 6 x 10^-4. Bila jarak kedua muatan 6 cm, berapa gaya Coulomb yang dialami kedua muatan?

Pembahasan:
Diketahui:
Q1 = 2 × 10^-6 C
Q2 = 6 × 10^-4 C

Ditanya: 
Fc = ...?

Jawab: 

Demikianlah pembahasan mengenai rumus, bunyi dan contoh soal hukum coulomb. Semoga dengan contoh-contoh soal ini semakin mengasah kemampuan kamu dalam menjawab soal-soal fisika terkait hukum coulomb. Selamat belajar!

Referensi:
https://gurumuda.net/contoh-soal-hukum-coulomb.htm
https://blog.ruangguru.com/pengertian-hukum-coulomb