Pengertian Coulomb, Sejarahnya, dan Hukum Coulomb

Pengertian Coulomb - Coulomb (disingkat C) adalah satuan muatan standar dalam sistem metrik. Coulumb dinamai dari fisikawan Perancis Charles A. Coulomb (1736-1806), yang merumuskan hukumgaya listrik. (Seorang fisikawan adalah orang yang mempelajari ilmu materi dan energi.)


Hukum Coulomb menyangkut gaya yang ada di antara dua partikel bermuatan. Misalkan dua bola pingpong ditangguhkan di udara dengan benang pada jarak dua inci satu sama lain. Kemudian anggap kedua bola diberi muatan listrik positif. Karena kedua bola membawa muatan listrik yang sama, mereka cenderung saling tolak atau saling menjauh. Seberapa besar kekuatan tolakan ini?



Sejarah


Periode antara tahun 1760 dan 1780 adalah masa di mana fisikawan berusaha menjawab pertanyaan itu diatas. Mereka sudah memiliki petunjuk penting mengenai jawabannya. Satu abad sebelumnya, fisikawan Inggris Isaac Newton (1642-1727) telah menemukan hukum gravitasi. Dua benda saling menarik, kata hukum itu dengan gaya yang bergantung pada massa kedua benda dan jarak di antara mereka.


Hukum ini adalah hukum kuadrat terbalik. Yaitu, ketika jarak antara dua objek berlipat ganda (meningkat sebesar 2 kali), gaya di antara mereka berkurang seperempat (1÷22). Saat jarak antara objek tiga kali lipat (meningkat 3 kali), gaya berkurang satu per sembilan (1÷32). Mungkin, fisikawan berpikir, hukum serupa mungkin berlaku untuk gaya listrik.


Eksperimen pertama di bidang ini dilakukan oleh ahli matematika Swiss Daniel Bernoulli (1700-1782) sekitar tahun 1760. Eksperimen Bernoulli tampaknya merupakan salah satu studi paling awal di bidang kelistrikan yang menggunakan pengukuran yang cermat. Namun, karena tidak terbiasa dengan teknik seperti itu, sebagian besar ilmuwan hanya sedikit memperhatikan hasil Bernoulli.


Sekitar satu dekade kemudian, dua ahli kimia Inggris awal yaitu Joseph Priestley (1733–1804) dan Henry Cavendish (1731–1810) melakukan eksperimen yang mirip dengan Bernoulli. Priestley dan Cavendish menyimpulkan bahwa gaya listrik memang mirip dengan gaya gravitasi. Tetapi mereka tidak menemukan rumus matematika ringkas seperti Newton.




Istilah untuk diketahui


Sel elektrolit: Setiap sel di mana arus listrik digunakan untuk membawa perubahan kimia.

Konstanta proporsionalitas: Angka yang dimasukkan ke dalam persamaan proporsionalitas untuk membuatnya menjadi kesetaraan.

Kuantitatif: Semua jenis pengukuran yang melibatkan pengukuran matematis.

Torsi: Kekuatan puntir.


Masalah gaya kelistrikan akhirnya diselesaikan oleh Coulomb pada tahun 1785. Fisikawan Perancis merancang alat yang cerdik untuk mengukur kekuatan kecil yang ada di antara dua benda bermuatan. Alat ini dikenal sebagai torsion balance.


Keseimbangan torsi (torsion balance) terdiri dari dua bagian. Salah satu bagian adalah batang horizontal yang terbuat dari bahan yang tidak menghantarkan listrik. Ditangguhkan dari setiap ujung batang dengan menggunakan serat logam atau sutra tipis adalah bola yang menyerupai ping-pong. Masing-masing dari dua bola diberi muatan listrik. Akhirnya, bola ketiga ditempatkan di sebelah salah satu bola yang tergantung dari keseimbangan torsi. Dalam pengaturan ini, gaya tolak berkembang antara dua bola yang berdekatan (bola yang berdampingan). Ketika mereka mendorong satu sama lain, mereka menyebabkan logam atau serat sutra memelintir. Jumlah lilitan yang berkembang dalam serat dapat diukur dan dapat digunakan untuk menghitung kekuatan yang ada di antara tubuh.




[caption id="attachment_3086" align="aligncenter" width="989"]Alat Torsion Balance Coulumb Alat Torsion Balance Coulumb[/caption]

Bunyi Hukum


Hukum Coulumb. Hasil percobaan ini memungkinkan Coulomb untuk menulis persamaan matematika untuk gaya listrik. Persamaannya mirip dengan gaya gravitasi. Misalkan muatan pada dua benda diwakili oleh huruf qdan q2, dan jarak di antara mereka dengan huruf r. Kemudian gaya listrik antara keduanya sebanding dengan qkali q(q× q2). Ini juga berbanding terbalik dengan jarak, atau 1/r.


Istilah kebalikan berarti bahwa ketika satu variabel meningkat, yang lain berkurang. Saat jarak antara dua partikel bermuatan meningkat, maka gaya berkurang. Lebih jauh, perubahan terjadi dalam hubungan persegi. Yaitu, seperti halnya gaya gravitasi, ketika jaraknya berlipat ganda (meningkat sebesar 2 kali), gaya berkurang sebesar seperempatnya. Ketika jarak tiga kali lipat (meningkat 3 kali), gaya berkurang satu per sembilan, dan seterusnya.


Hukum Coulomb adalah hukum yang menjelaskan hubungan antara gaya yang timbul antara dua titik muatan, yang terpisahkan jarak tertentu, dengan nilai muatan dan jarak pisah keduanya.






Hukum ini menyatakan apabila terdapat dua buah titik muatan maka akan timbul gaya di antara keduanya, yang besarnya sebanding dengan perkalian nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antar keduanya. Interaksi antara benda-benda bermuatan (tidak hanya titik muatan) terjadi melalui gaya tak-kontak yang bekerja melampaui jarak separasi.


Adapun hal lain yang perlu diperhatikan adalah bahwa arah gaya pada masing-masing muatan terletak selalu sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Gaya yang timbul dapat membuat kedua titik muatan saling tarik-menarik atau saling tolak-menolak, tergantung nilai dari masing-masing muatan. Muatan sejenis (bertanda sama) akan saling tolak-menolak, sedangkan muatan berbeda jenis akan saling tarik-menarik


Gaya-gaya listrik dan magnetik berhubungan erat satu sama lain, sehingga tidak mengherankan bahwa Coulomb juga menemukan hukum yang sama untuk gaya magnet beberapa tahun kemudian. Hukum gaya magnet mengatakan bahwa itu juga merupakan hukum kuadrat terbalik.




[caption id="attachment_3090" align="aligncenter" width="989"]Hukum Coulomb Hukum Coulomb[/caption]

[irp posts="2322" name="Pengertian Magnet dan Jenis-Jenis Magnet"]

Aplikasi


Hukum Coulomb adalah salah satu hukum dasar fisika (ilmu materi dan energi). Siapa pun yang mempelajari listrik akan menggunakan prinsip ini berulang kali. Tapi hukum Coulomb digunakan di bidang ilmu pengetahuan lain juga. Salah satu cara untuk menjelaskan atom, adalah sebagai kumpulan muatan listrik. Masing-masing proton membawa satu unit listrik positif, dan elektron membawa satu unit listrik negatif. (Neutron tidak membawa muatan listrik dan karenanya, tidak menarik dari sudut pandang listrik.)


Karena itu, ahli kimia (yang mempelajari atom) harus bekerja dengan hukum Coulomb. Seberapa besar gaya tolakan di antara proton dalam inti atom? Seberapa besar gaya antara proton dan elektron dalam sebuah atom? Seberapa besar gaya listrik antara dua atom yang berdekatan? Pertanyaan kimia seperti ini semua bisa dijawab dengan menggunakan hukum Coulomb.


Aplikasi lain dari hukum Coulomb adalah dalam mempelajari struktur kristal. Kristal terbuat dari partikel bermuatan yang disebut ion. Ion mengatur diri mereka dalam kristal tertentu (seperti kristal natrium klorida, atau garam dapur) sehingga gaya listrik seimbang. Dengan mempelajari gaya-gaya ini, ahli mineral dapat lebih memahami sifat struktur kristal tertentu.



Sel elektrolit


[irp posts="2965" name="Pengertian Sel Elektrokimia dan Sejarahnya"]

Coulomb (sebagai satu unit/satuan) dapat dipikirkan dengan cara lain, seperti yang diberikan oleh persamaan berikut: 1 coulomb = 1 ampere × 1 detik. Ampere (amp) adalah satuan metrik yang digunakan untuk pengukuran arus listrik. (Peralatan listrik di rumah beroperasi pada sejumlah amp.) Satu amp didefinisikan sebagai aliran muatan listrik per detik waktu. Dengan demikian, dengan mengalikan jumlah amp dengan jumlah detik yang berlalu, total muatan listrik (jumlah coulomb) dapat dihitung.


Informasi ini sangat penting di bidang elektrokimia karena penemuan yang dilakukan oleh ilmuwan Inggris Michael Faraday (1791-1867) sekitar tahun 1833. Faraday menemukan bahwa sejumlah muatan listrik yang melewati sel elektrolisis akan menyebabkan perubahan kimia dalam jumlah tertentu. di sel itu. Misalnya, jika satu mol elektron mengalir melalui sel yang mengandung ion tembaga, satu mol tembaga akan diendapkan pada katode atau elektrodasel itu. (Mol adalah unit yang digunakan untuk mewakili sejumlah partikel tertentu, biasanya atom atau molekul.) Hubungan Faraday sangat mendasar bagi operasi praktis dari banyak jenis sel elektrolisis.


Belum ada Komentar untuk "Pengertian Coulomb, Sejarahnya, dan Hukum Coulomb"

Posting Komentar

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel