Gaya tolak-menolak dua buah benda besarnya 75 N. Muatan benda pertama 60 C dan muatan benda kedua 50 C. Hitunglah jarak kedua benda tersebut!

Diketahui
  

Ditanyakan
Jarak kedua benda (r)

Jawab
Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda yang bermuatan listrik berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.

Secara matematis, Hukum Coulomb dirumuskan sebagai berikut:

 

dimana:
 = gaya Coulomb (N)
 = muatan benda 1 (C)
 = muatan benda 2 (C)
 = jarak antar benda/muatan (m)
 = konstanta, yang besarnya  

Berdasarkan persamaan di atas, maka jarak kedua benda adalah:

  

Dengan demikian, jarak kedua benda tersebut adalah ,

Diketahui :

 

Ditanya :

F = ....?

Jawab :

Soal ini kita gunakan rumus gaya coulomb :

 

Jadi, jawabannya .

Diketahui:

 C

 C

 

r = 6cm

Ditanya:

Jenis Gaya dan Gaya Coulomb?

Jawab:

Rumus Gaya Coulomb untuk dua buah muatan yang berinteraksi,

maka,

 

(dua muatan positif, tolak menolak)

Jadi, jawaban yang tepat adalah C.

 

Diketahui :

 

Ditanya :

Berapa besar gaya tolak-menolak pada kedua muatan tersebut?

Jawab :

  

Jadi, gayanya sebesar 60 N dan interaksinya saling tolak menolak.

Diketahui:

$$\begin{gathered} Q_A=+10\mathrm{C} \\ {Q}_B=-20\mathrm{C} \\ {Q}_C=+25\mathrm{C} \\ {r}_{AB}=1\mathrm{cm} \\ {r}_{BC}=2\mathrm{cm} \end{gathered}$$  

Ditanya: $$F_{BC}=...?$$

Penyelesaian:

Berdasarkan hukum Coulomb, interaksi muatan bergantung kepada jenis muatan itu sendiri. Apabila muatan sejenis maka akan saling tolak-menolak, dan muatan tidak sejenis maka akan saling tarik-menarik. Sehingga, arah gaya resultan yang bekerja di B digambarkan sebagai berikut.

Besar gaya interaksi antara dua muatan menurut hukum Coulomb dirumuskan oleh:  $$F=k\frac{Q_1{Q}_2}{r^2}.$$

Hitung besar gaya Coulomb antara muatan B dengan muatan A.

$$\begin{gathered} F_{BA}=k\frac{Q_A{Q}_B}{{r^2}_{AB}} \\ {F}_{BA}=9\times 10^9\times \frac{10\times 20}{{\left(10^{-2}\right)}^2} \\ {F}_{BA}=1,8\times 10^{16}\mathrm{N}. \end{gathered}$$ 

Kemudian, hitung besar gaya Coulomb antara muatan B dengan muatan C.

$$\begin{gathered} F_{BC}=k\frac{Q_B{Q}_C}{{r^2}_{BC}} \\ {F}_{BC}=9\times 10^9\times \frac{20\times 25}{{\left(2\times 10^{-2}\right)}^2} \\ {F}_{BC}=1,125\times 10^{16}\mathrm{N}. \end{gathered}$$ 

Maka, resultan gaya yang bekerja pada muatan B sesuai dengan gambar arah gaya sebelumnya adalah:

$$\begin{gathered} F_B=F_{BC}-F_{BA} \\ {F}_B=\left(1,125\times 10^{16}\right)-\left(1,8\times 10^{16}\right) \\ {F}_B=-0,675\times 10^{16}\mathrm{N}. \end{gathered}$$ 

Tanda negatif menunjukkan bahwa arah akhir resultan gaya yang bekerja di B ke kiri (menuju muatan A). 

Dengan demikian, arah dan besar gaya resultan yang bekerja di B adalah $$0,675\times 10^{16}\mathrm{N}$$ ke kiri.

Oleh karena itu, jawaban yang benar adalah $$0,675\times 10^{16}\mathrm{N}$$ ke kiri.