Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya elektrostatik antara dua muatan berbanding lurus dengan besarnya masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan. Gaya tarik menarik jika muatan berlawanan tanda dan tolak menolak jika sama tanda. Hukum ini memungkinkan perhitungan gaya Coulomb antara dua atau lebih muatan.

1. HUKUM COULOMB
Tri Rahajoeningroem, MT
T. Elektro - UNIKOM
1

2. 2
LEARNING OUTCOMES
 Mahasiswa dapat menjelaskan konsep dasar hukum
Coulomb dan dapat menghitung gaya Coulomb pada
sebuah muatan akibat muatan lain yang berdekatan
dengannya
OUTLINE MATERI
 Listrik statis, muatan listrik dan kekekalannya
 Hukum Coulomb

3. TINJAUAN SEJARAH
 (600 SM) Orang Yunani menggosok batu amber (akik) dengan
wol dan menyebabkan batu tersebut dapat menarik bulu dan
rambut, sehingga listrik (electric) diturunkan dari amber
(electron, dalam bahasa yunani)
 Tahun 1600 Dr. Gilbert, menemukan bahwa antara benda-
benda selain akik dapat menarik benda lain selain rambut.
 Coulomb (1600 an), melakukan eksperimen dengan neraca
torsi ciptaannya untuk menghitung gaya antara 2 obyek yang
dipisahkan oleh suatu jarak
3

4. MUATAN LISTRIK DAN STRUKTUR
MATERI
Struktur atom terdiri dari :
 Elektron yang bermuatan negatif
 Proton yang bermuatan positif
 Neutron yang tak bermuatan
Proton dan neutron membentuk teras (core) yang
sangat padat dan dinamakan sebagai inti atom
(nucleus)
4

5. MUATAN LISTRIK DAN STRUKTUR
MATERI
Struktur atom terdiri dari :
 nomor atom adalah jumlah proton atau elektron
dalam suatu atom netral
 ion positif yaitu atom yang kehilangan satu atau
lebih elektron
 ion negatif yaitu atom yang kelebihan satu atau
lebih elektron
 ionisasi adalah proses perolehan dan kehilangan
elektron
5

6. MUATAN LISTRIK DAN STRUKTUR
MATERI
Prinsip Kekekalan Muatan:
“Jumlah aljabar dari semua muatan listrik dalam
setiap sistem tertutup adalah konstan”
6

7. SIFAT KELISTRIKAN MATERIAL
Jika suatu bahan dapat memindahkan
muatan listrik maka bahan tersebut
dinamakan sebagai konduktor.
 Jika suatu bahan tidak dapat
memindahkan muatan listrik maka bahan
tersebut dinamakan sebagai isolator.
 Jika suatu bahan dapat bersifat sebagai
konduktor atau isolator, bergantung pada
kondisinya, dinamakan semikonduktor
7

8. INDUKSI
Jika muatan suatu bahan dipengaruhi oleh benda lain
yang bermuatan dan terjadi perubahan tanda muatan
pada bahan tersebut tanpa kehilangan muatan
dalamnya maka hal ini dinamakan sebagai induksi.
8

9. GAYA TARIK / GAYA TOLAK ANTAR MUATAN YANG DIPISAHKAN PADA
JARAK TERTENTU DITUNJUKKAN DENGAN GAMBAR SEBAGAI BERIKUT :
9

10. HUKUM COULOMB
Penentuan Coulomb
 Gaya tarik menarik jika muatan berbeda tanda, dan
tolak menolak jika sama tanda
 Gaya sebanding dengan perkalian muatan Q1 dan Q2
sepanjang garis lurus yang menghubungkannya
 Gaya berbanding terbalik dengan kuadrat jarak
Dapat dinyatakan secara matematik :
 |F12|  |Q1| |Q2| / R21
2
atau
 |F12|= k |Q1| |Q2| / R21
2
10

11. HUKUM COULOMB
 Satuan untuk konstanta ditentukan dari hukum
Coulomb
 Coulomb telah menentukan konstanta ini dalam satuan
SI
 k = 9 x109 Nm2C-2
 k secara normal dinyatakan sebagai k = 1/40
 r12 = jarak antara Q1 dan Q2
 r12 =a12 vektor satuan pada arah r12
11

12. BENTUK VEKTOR HUKUM COULOMB
+
+
Q1
Q2r21
21
ˆr
12F
21F
21F
+
12F
-
12

13. PIKIRKAN !!!!!
A: FAB=-3FBA
B: FAB=-FBA
C: 3FAB=-FBA
D: FAB=12FBA
Objek A bermuatan +2 C dan Objek B
bermuatan +6 C. Pernyataan manakah yang
benar ?
B
+6 C
A
+2 C
FAB?
FBA?
13

14. 14
Gaya Coloumb
Gaya Coulomb antara dua muatan listrik
berbanding lurus dengan besarnya masing -
masing muatan dan berbanding terbalik
dengan kuadrat jarak ke dua muatan.
Untuk muatan bertanda sama tolak
menolak dan berlawanan tanda tarik
menarik .
k = 1/4πε0 = 9 x 109 Nm2 /C2
a = vektor satuan
a
r
QQ
kFC 2
21


15. 15
Q1 = muatan listrik di titik 1
Q2 = muatan listrik di titik 2
r = jarak antara ke dua muatan
- Notasi arah gaya Coulomb
Q1 = muatan di 1
Q2 = muatan di 2
r1 dan r2 vektor posisi
di titik 1 dan 2
faradF
m
F
m
F
x  
;
36
10
10854.8
9
12
0


r1
r2 – r1
r2
O
Q2
Q1

16. 16
Besarnya gaya yang dialami oleh
muatan 2 akibat muatan 1 adalah :
F2 = (k Q1 Q2 / r12
2 ) a12
a12 = r12 / ιr12 ι
• Gaya Coulomb oleh beberapa muatan
titik.
Gaya pada muatan q1 oleh muatan –
muatan q2 , q3 , . . . . qn .


n
j
jn FFFFFF
2
11413121 ....

17. GAYA DARI BANYAK MUATAN
+
14F
13F
12F
Q1
-
Q2
+
Q4
- Q3
141312 FFFF1 
Gaya pada muatan
adalah jumlah vektor
gaya dari semua muatan
Prinsip
superposisi 17

18. RELASI GAYA GAYA PADA MUATAN ADALAH BERSIFAT BILINIER.
KONSEKUENSINYA BERLAKU SIFAT SUPERPOSISI DAN GAYA PADA MUATAN
Q1 YANG DISEBABKAN OLEH N-1 MUATAN LAIN Q2,……Q1 ADALAH
PENJUMLAHAN VEKTOR
F1 = 1
2
2
1
1
0
1
312
210
31
212
210
21
444
k
n
k k
a
R
QQ
a
R
QQ
a
R
QQ




Jika muatan tersebut terdistribusi secara kontinyu
pada suatu daerah, penjumlahan vektor di atas diganti
dengan integral vektor.
18

19. HUKUM COULOMB VS HUKUM GRAVITASI NEWTON
Elektrostatika Gaya Gravitasi
Terdapat 2 tipe muatan : positif dan
negatif
Satu tipe massa yaitu positif
Tarik menarik pada muatan yang
berlawanan dan tolak menolak pada
muatan yang sejenis
Tarik menarik (Semua massa)
Gaya merupakan besaran vektor baik
arah dan besar
Gaya merupakan besaran vektor
baik arah dan besar
229
212
21
122
21
/1099.8 CmNk
r
r
qq
kF
r
qq
kF on



2211
2
21
kg/mN1067.6G
r
mm
GF



19

20. RINGKASAN
 Hukum Coulomb
 Gaya elektrostatik diantara muatan
 Bentuk vektor hukum Coulomb
 Gaya Coulomb vs Gravitasi
 Gaya Elektrostatik lebih kuat
 Superposisi
141312 FFFF1 
20

21. CARILAH GAYA PADA MUATAN Q1, 20 ΜC, YANG DIAKIBATKAN OLEH MUATAN Q2, -300 ΜC, DI
MANA Q1 BERADA PADA (0, 1, 2) M SEMENTARA Q2 PADA (2,0,0) M!
vektor posisi adalah
R21 = (x1 - x2)ax + (yl - y2)ay + (z1 - z2)az
= (0 - 2)ax + (1 - 0)ay + (2 - 0)aZ = -2ax + ay + 2aZ
R21 = 321)2( 222

Dengan menggunakan persamaan (1), gaya yang bekerja adalah
F1 = 3/)22(
)3)(36/10(4
)10300)(1020(
29
66
zyx aaa 




Magnituda gaya total adalah sebesar 6 N dengan arah sedemikian hingga
Q1 ditarik oleh Q2.
Contoh Soal 1
Penyelesaian:
21

22. Tentukanlah besar gaya pada muatan Q2
242321 FFFFnet


Contoh Soal 2
( ) 2
2
22
42
24
2
2
22
32
23
2
2
22
21
21
4
2
42
2
632
22
d
kq
d
qqk
d
qkq
F
d
kq
d
qqk
d
qkq
F
d
kq
d
qkq
d
qkq
F



22