Menghitung Gaya Elektrostatis

Gaya Elektrostatis disebut juga Gaya Coulomb adalah gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara 2 buah partikel bermuatan listrik.

$$\bbox[yellow, 5px]{\text{F} = \text{k}\dfrac{\text{Q}_1\cdot \text{Q}_2}{\text{r}^2}}$$

 

Keterangan:

  • \(\text{F = Gaya Coulomb (N)}\)
  • \(\text{k = } 9 \times 10^9\:\text{Nm}^2\text{C}^{-2}\)
  • \(\text{Q = muatan benda (C)}\)
  • \(\text{r = jarak antara dua muatan (m)}\)

Jika muatan kedua benda sejenis (+ dan +, atau − dan −) maka gaya elektrostatis yang timbul adalah tolak-menolak, tetapi jika muatan kedua benda tidak sejenis (+ dan −) maka gaya elektrostatis yang timbul adalah tarik-menarik.

Besarnya gaya elektrostatis berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan, dan berbanding terbalik dengan besar muatan kedua benda.

Jika kedua benda didekatkan maka gaya elektrostatis akan membesar, tetapi jika kedua benda dijauhkan maka gaya elektrostatis akan mengecil.

Contoh Soal

 

Contoh 1

Dua buah partikel masing-masing bermuatan \(2,4 \:\mu\text{C}\) dan \(-3,0 \:\mu\text{C}\) terpisah sejauh 3 cm. Tentukan besar gaya elektrostatis dan juga jenisnya.

 

Contoh 2

Dua buah benda bermuatan sama, yaitu sebesar \(5\times 10^{-6}\text{ C}\) saling tolak-menolak dengan gaya Coulomb sebesar 90 N. Tentukan jarak antara kedua benda tersebut.

 

Contoh 3

Diketahui gaya tarik-menarik antara buah benda bermuatan tidak sejenis \(\text{Q}_1\) dan \(\text{Q}_2\) yang terpisah sejauh \(\text{r}\) adalah \(\text{F}\). Jika masing-masing muatan diperbesar 3 kali, dan jaraknya dibuat menjadi \(\dfrac{1}{2}\) kali semula, maka tentukan besar gaya elektrostatisnya sekarang.

 

Contoh 4

Dua buah partikel A dan B bermuatan listrik masing-masing \(+9 \:\mu\text{C}\) dan \(-25 \:\mu\text{C}\) terpisah sejauh 10 cm. Tentukan dimana partikel positif C harus diletakkan dari partikel A dan B agar resultan gaya elektrostatis di C sama dengan nol.

 

Contoh 5

Dua buah partikel A dan B bermuatan listrik masing-masing \(+36 \:\mu\text{C}\) dan \(+49 \:\mu\text{C}\) terpisah sejauh 12 cm. Tentukan dimana partikel positif C harus diletakkan dari partikel A dan B agar resultan gaya elektrostatis di C sama dengan nol.

 

Contoh 6

Tiga buah partikel A, B, dan C diletakkan pada setiap titik sudut segitiga siku-siku, seperti pada gambar di bawah ini.

Rendered by QuickLaTeX.com

\(\text{Q}_{\text{A}} = -1 \mu \text{C}\)

\(\text{Q}_{\text{B}} = +2 \mu \text{C}\)

\(\text{Q}_{\text{C}} = -8 \mu \text{C}\)

Jarak antara A dan B = 3 cm dan jarak antara B dan C = 4 cm.

Tentukan besar resultan gaya elektrostatis di B