Dokumen tersebut membahas tentang hukum Coulomb dan gaya elektrostatik antara muatan-muatan listrik. Secara singkat, dijelaskan tentang sejarah ilmu pengetahuan elektromagnetik, muatan listrik, konduktor dan isolator, serta gaya Coulomb antara dua muatan berdasarkan hukum Coulomb.

1. BAB 1 HUKUM COULOMB
 SEJARAH ILMU PENGETAHUAN ELEKTROMAGNETIK
 MUATAN LISTRIK
 KONDUKTOR DAN ISOLATOR
 MUATAN TERKUANTISASI
 GAYA COULOMB

2.  SEJARAH ILMU PENGETAHUAN ELEKTROMAGNETIK
 Listrik dan magnit pertama kali diteliti ilmuwan bangsa Yunani
• Batu ambar (elektron) bila digosok akan menarik batang jerami (listrik)
• Beberapa batuan alam dapat menarik besi (magnit)
 1820, Hans Christian Oersted
• Kawat dialiri arus listrik dapat menggerakkan jarum kompas  motor
 Michael Faraday
• Percobaan-percobaan listrik magnit  generator
 Pertengahan abad 19, James Clerk Maxwell
• Eksperimental  teori (persamaan-persamaan Maxwell )
• Cahaya adalah gelombang elektromagnetik
 Heinrich Hertz
• Maxwellian waves = gelombang radio SW

3.  MUATAN LISTRIK
 Batang gelas digosok dengan kain sutra  muatan positip
 Batang plastik digosok dengan bulu binatang  muatan negatip
 Benjamin Franklin memilih jenis muatan
 Muatan sejenis tolak menolak, muatan tak sejenis tarik menarik
• paint spraying, fly-ash collector, ink-jet printer

4.  KONDUKTOR DAN ISOLATOR
 Pada konduktor : muatan mudah bergerak
 Pada isolator : muatan sulit bergerak
Muatan terinduksi

5.  MUATAN TERKUANTISASI
 Benda terdiri dari molekul-molekul
 Molekul terdiri dari atom-atom
 Atom terdiri dari neutron, proton dan elektron
 Muatan neutron = 0
 Muatan proton = e = 1,6 x 10-19 C
 Muatan elektron = - e = - 1,6 x 10-19 C
 Benda bermuatan q = n e, n = bilangan bulat
 Nomor atom Z = jumlah proton/elektron dalam atom
 Bilangan Avogadro NA = 6,02 x 1023 atom/mol
 Jumlah mol = massa/berat molekul
 M = berat molekul

6. Contoh Soal 1.1
Sebuah benda netral yang mempunyai massa sebesar 3,11 gram
terbuat dari bahan tembaga (Z = 29, M = 63,5 g/mol).
Hitung muatan total positip/negatipnya.
Jawab :
Jumlah atom :
atom
10
x
95
,
2
mol
/
g
5
,
63
g
11
,
3
mol
atom
10
x
02
,
6
M
m
N
N 22
23
A 


Muatan total :
C
10
x
137
)
10
x
6
,
1
)(
29
(
10
x
95
,
2
NZe
q 3
19
22


 
Ini muatan yang besar sekali. Sebagai perbandingan bila batang
plastik digosok dengan bulu binatang hanya menghasilkan
muatan sebesar 10-9 C

7.  Satuan muatan listrik Q [Coulomb]
 Hukum Coulomb : gaya antara dua benda bermuatan
• sebanding dengan kedua muatan
• berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan
• arah gaya pada garis hubung anrata kedua muatan
• muatan sejenis tolak-menolak, muatan tak sejenis tarik menarik
• gaya pada kedua benda sama besar tetapi berlawanan arah
 GAYA COULOMB
q1
q2
R
F21
F12
2
2
1
21
R
q
q
~
F
2
2
1
21
R
q
q
k
F 
2
2
9
9
o
2
2
12
o
C
m
N
10
x
9
10
x
99
.
8
4
1
k
m
N
C
10
x
85
,
8





 

8. Contoh Soal 1.2
Dua buah bola konduktor akan tarik menarik dengan gaya
sebesar 0,108 N ketika dipisahkan pada jarak 50 cm. Kemudian
kedua bola ini dihubungkan dengan sebuah kawat konduktor
sehingga terjadi kesetimbangan muatan. Setelah kawat konduktor
tersebut dilepaskan ternyata kedua bola tadi akan tolak menolak
dengan gaya sebesar 0,036 N. Berapa besarnya muatan dari
kedua bola tersebut mula-mula ?
0,5 m
Q1 Q2
F12 F21
Jawab :
3
10
x
9
)
25
,
0
(
108
,
0
Q
Q
108
,
0
5
,
0
10
x
Q
10
x
Q
10
x
9
F
3
2
1
2
6
2
6
1
9











9. 0,5 m
Q Q
F12 F21
2
Q
Q
1
10
x
9
)
25
,
0
(
036
,
0
2
Q
Q
Q
036
,
0
5
,
0
10
Qx
10
Qx
10
x
9
F
2
Q
Q
Q
2
1
3
2
2
1
2
2
6
6
9
2
1










 









C
1
Q
C
3
Q
2
Q
Q
3
Q
Q 2
1
2
1
2
1 










10. Contoh Soal 1.3
Dua buah muatan yang dipegang tetap yang masing-masing
besarnya adalah + 1C dan - 3 C dipisahkan oleh jarak sebesar
10 cm. Dimana sebuah muatan ketiga harus diletakkan agar gaya
yang bekerja padanya akibat kedua muatan tadi adalah nol ?
Jawab :
1 C
-3 C
Mungkin nol
1 C
-3 C
Tidak mungkin nol
1 C
-3 C Tidak mungkin nol

11. 1 C
-3 C
Mungkin nol
F32
F31
Q
cm
7
,
13
m
137
,
0
732
,
0
1
,
0
x
x
732
,
1
1
,
0
x
732
,
1
3
x
1
,
0
x
3
x
)
1
,
0
x
(
x
1
)
1
,
0
x
(
3
0
)
1
,
0
x
(
3
x
1
0
R
kQQ
R
kQQ
F
F
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
32
31
























x
0,1

12. Contoh Soal 1.4
Enam buah partikel yang bermuatan sama sebesar q = 3 µC (q2
dan q6 bermuatan positip sedangkan lainnya bermuatan negatip)
disusun seperti terlihat pada gambar di bawah ini dengan a = 2
cm dan  = 30o. Tentukan gaya pada muatan q1 akibat muatan-
muatan lainnya.
16
15
14
13
12
1 F
F
F
F
F
F 




Jawab :

13. Jawab :
2
2
16
14
13
2
2
2
2
1
14
12
a
q
k
F
F
F
a
4
q
k
)
a
2
(
q
q
k
F
F






Karena arahnya
berlawanan, maka F12 dan
F14 saling menghilangkan
Komponen dalam arah y dari
F13 dan F15 arahnya juga
berlawanan sehingga saling
meniadakan
0
30
sin
a
q
k
2
a
q
k
sin
F
2
F
F
o
2
2
2
2
13
16
1







14. Contoh Soal 1.5
Pada gambar di bawah (kiri) ini ditunjukkan dua muatan, q1 dan q2
yang dipegang tetap pada jarak d.
a). Bila q1 = q2 = 20 µC dan d = 1,5 m berapa besar gaya
elektrostatik yang bekerja pada muatan q1?
b). Sebuah muatan ketiga q3 = 20 µC ditempatkan seperti terlihat
pada gambar (kanan). Berapa besar dan arah gaya
elektrostatik yang bekerja pada muatan q1 sekarang ?

15. Jawab :
F12
N
6
,
1
5
,
1
)
10
x
20
)(
10
x
20
)(
10
x
9
(
d
q
kq
F
2
6
6
9
2
2
1
12





F12
F13
F1
o
2
1
2
2
2
o
13
12
2
13
2
12
2
1
2
6
6
9
2
3
1
13
120
N
771
,
2
)
6
,
1
(
3
F
)
6
,
1
(
3
)
5
,
0
)(
6
,
1
)(
6
,
1
(
2
6
,
1
6
,
1
60
cos
F
F
2
F
F
F
N
6
,
1
5
,
1
)
10
x
20
)(
10
x
20
)(
10
x
9
(
d
q
kq
F

















16. Contoh Soal 1.6
Pada gambar di bawah ini, bila q = 1,0x10-7 C dan a = 5 cm,
F12
F13
F14
a). Hitung komponen horisontal dan vertikal dari gaya elektrostatik
yang bekerja pada muatan di kiri bawah
b). Tentukan besar dan arah gaya tersebut

17. Jawab :
F12
F13
F14
o
1
2
2
2
y
2
x
12
o
13
y
o
13
14
x
2
2
2
14
2
2
2
13
2
2
7
9
2
2
2
12
15
085
,
0
023
,
0
tg
088
,
0
)
023
,
0
(
)
085
,
0
(
F
F
F
023
,
0
018
,
0
)
707
,
0
(
018
,
0
F
45
sin
F
F
085
,
0
)
707
,
0
(
018
,
0
072
,
0
45
cos
F
F
F
072
,
0
a
kq
4
a
)
q
2
)(
q
2
(
k
F
018
,
0
a
kq
)
2
a
(
)
q
2
)(
q
(
k
F
036
,
0
)
05
,
0
(
)
10
)(
10
x
9
(
2
a
kq
2
a
)
q
2
)(
q
(
k
F







 
































18. Contoh Soal 1.7
Dua buah benda bermuatan sejenis sebesar q dan bermassa
sama sebesar 10 gram diikatkan masing-masing pada seutas
benang sutra sepanjang L = 120 cm. Ujung bebas dari kedua
benang sutra ini disatukan dan digantungkan pada sebuah statip.
Oleh karena muatannya sejenis, maka kedua benda tersebut
akan tolak menolak yang akhirnya diam dan berjarak x = 5 cm
satu sama lain. Tentukan besarnya muatan q.

19. F
mg

Jawab:
T Tcos 
Tsin
0,05 m
C
238
,
0
10
x
057
,
0
Q
10
x
057
,
0
)
12
)(
10
x
9
(
)
5
,
2
(
)
05
,
0
)(
8
,
9
(
10
x
10
k
tg
mgR
Q
mgR
kQ
mg
F
tg
cos
T
sin
T
sin
tg
1
021
,
0
120
5
,
2
sin
mg
cos
T
F
sin
T
12
12
9
2
3
2
2
2
2































20.  Hukum Coulomb dalam notasi vektor
R
2
2
1
21 â
R
q
kq
F 

q1
q2
R
R
â
12
R

21
21
R
21
R
R
a
R
R






21
3
21
2
1
21
21
2
21
2
1
21 R
R
q
kq
R
R
R
q
kq
F








21
F


21. 1
r

2
r

q1
q2
21
R

1
2
21
2
21
1 r
r
R
r
R
r











Penjumlahan vektor :

22. Contoh Soal 1.8
Muatan Q1 berada di titik A(0,5) sedangkan muatan Q2 di titik B(12,0),
kedua muatan tersebut besarnya masing-masing adalah Q1 = 84,5 C dan
Q2 = - 10 C.
Jawab :
a). Hitung gaya yang dialami oleh muatan Q2 akibat muatan Q1.
b). Bila terdapat muatan Q3 sebesar -25 C di titik asal O(0,0) hitung
vektor gaya total yang bekerja padanya
c). Tentukan besar dan arah dari gaya total tersebut
A(0,5)
B(12,0)
O(0,0)
84,5 C
- 10 C
-25 C
F21
F31
F32
F3

23. N
10
x
)
j
225
i
540
(
)
j
5
i
12
(
13
)
10
x
10
)(
10
x
5
,
84
)(
10
x
9
(
R
R
Q
kQ
F
13
5
12
R
j
5
i
12
j
)
5
0
(
i
)
0
12
(
R
).
a
3
2
6
6
9
21
3
21
2
1
21
2
2
21
21

































A(0,5)
B(12,0)
O(0,0)
84,5 C
- 10 C
-25 C
F21
F31
F32
F3

24. N
10
x
)
j
5
,
760
i
625
,
15
(
F
F
F
i
10
x
625
,
15
)
i
12
(
12
)
10
x
25
)(
10
x
10
)(
10
x
9
(
R
R
Q
kQ
F
12
)
12
(
0
R
i
12
j
)
0
0
(
i
)
12
0
(
R
j
10
x
5
,
760
)
j
5
(
5
)
10
x
25
)(
10
x
5
,
84
)(
10
x
9
(
R
R
Q
kQ
F
5
)
5
(
0
R
j
5
j
)
5
0
(
i
)
0
0
(
R
).
b
3
32
31
3
3
3
6
6
9
32
3
32
3
2
32
2
2
32
32
3
3
6
6
9
31
3
31
3
1
31
2
2
31
31






































































A(0,5)
B(12,0)
O(0,0)
84,5 C
- 10 C
-25 C
F21
F31
F32
F3

25. o
o
1
3
3
2
2
3
3
3
2
,
91
180
8
,
88
625
,
15
5
,
760
tg
N
10
x
661
,
760
10
x
)
5
,
760
(
)
625
,
15
(
F
N
10
x
)
j
5
,
760
i
625
,
15
(
F
).
c





























26. Soal Latihan 1.1
Gaya yang bekerja pada dua buah benda bermuatan positip yang
dipisahkan oleh jarak 2,0 m adalah 1,0 N. Bila jumlah kedua
muatan adalah 5,0x10-5 C, tentukan besar muatan dari kedua
benda tersebut [3,85x10-5 C dan 1.15x10-5C]
Soal Latihan 1.2
Tiga buah muatan terletak pada garis lurus seperti terlihat pada
gambar di bawah ini. Muatan q1 dan q2 dipegang tetap
sedangkan muatan q3 bebas bergerak. Agar supaya muatan q3
juga tidak bergerak, tentukan hubungan antara muatan q1 dan q2.
[q1 = - 4q2 ]

27. Soal Latihan 1.4
Muatan Q1 = 100 µC terletak di titik A(2,3), muatan Q2 = 10985 µC
terletak di titik B(7,15) dan muatan Q3 = 500 µC terletak di titik
C(6,0). Tentukan besar dan arah gaya Coulomb yang bekerja
pada muatan Q1. [56,5 N 230o ]
Soal Latihan 1.3
Dua buah muatan bebas yang masing-masing besarnya adalah +
9 µC dan + 36 µC dipisahkan oleh jarak 30 cm. Tentukan letak,
besar dan jenis dari sebuah muatan ketiga agar sistem tiga
muatan ini berada dalam kesetimbangan. [10 cm, - 4 µC]