Pengertian Gaya Elektrostatika: Cara kerja, rumus dan pentingnya

Ada beberapa jenis gaya yang berhubungan dengan sains. Fisikawan berurusan dengan empat gaya fundamental: gaya gravitasi, gaya nuklir lemah, gaya nuklir kuat, dan gaya elektromagnetik. Gaya elektrostatik dikaitkan dengan gaya elektromagnetik.

Definisi Gaya Elektrostatik

Gaya elektrostatik adalah gaya yang menarik atau menolak di antara partikel yang disebabkan oleh muatan listriknya. Gaya ini juga disebut gaya Coulomb atau interaksi Coulomb dan dinamai demikian untuk fisikawan Prancis Charles-Augustin de Coulomb, yang menggambarkan gaya tersebut pada tahun 1785.

Cara Kerja Gaya Elektrostatik

Gaya elektrostatik bertindak pada jarak sekitar sepersepuluh diameter inti atom atau 10 pangkat -16 m. Saat muatan sama akan saling tolak, sementara muatan yang berbeda akan menarik satu sama lain. Sebagai contoh, dua proton bermuatan positif saling tolak satu sama lain seperti halnya dua kation, dua elektron bermuatan negatif, atau dua anion. Proton dan elektron tertarik satu sama lain, demikian pula kation dan anion.

Mengapa Proton tidak Menempel pada Elektron

Sementara proton dan elektron tertarik oleh gaya elektrostatik, proton tidak meninggalkan inti untuk bergabung dengan elektron karena mereka terikat satu sama lain dan ke neutron oleh gaya nuklir yang kuat. Gaya nuklir yang kuat jauh lebih kuat daripada gaya elektromagnetik, tetapi bertindak pada jarak yang jauh lebih pendek.

Dalam arti tertentu, proton dan elektron bersentuhan dalam atom karena elektron memiliki sifat partikel dan gelombang. Panjang gelombang elektron sebanding dengan ukuran atom, jadi elektron tidak bisa lebih dekat dari yang sudah ada.

Menghitung Gaya Elektrostatik Menggunakan Hukum Coulomb

Gaya atau kekuatan tarik-menarik atau tolakan antara dua badan yang bermuatan dapat dihitung menggunakan hukum Coulomb:

F = kq1q2/r2

Di sini, F adalah gaya, k adalah faktor proporsionalitas, q1 dan q2 adalah dua muatan listrik, dan r adalah jarak antara pusat dari dua muatan. Dalam sistem satuan sentimeter-gram-detik, k disetel sama dengan 1 dalam ruang hampa. Dalam sistem satuan meter-kilogram-detik (SI), k dalam ruang hampa adalah 8,98 × 10 pangkat 9 newton meter persegi per coulomb persegi. Sementara proton dan ion memiliki ukuran yang dapat diukur, hukum Coulomb memperlakukan mereka sebagai muatan titik.

Penting untuk dicatat bahwa gaya antara dua muatan berbanding lurus dengan besarnya masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya.

Memverifikasi Hukum Coulomb

Anda dapat membuat percobaan yang sangat sederhana untuk memverifikasi hukum Coulomb. Tangguhkan dua bola kecil dengan massa yang sama dan isi dari untaian massa yang dapat diabaikan. Tiga gaya akan bekerja pada bola: berat (mg), tegangan pada tali (T), dan gaya listrik (F). Karena bola membawa muatan yang sama, mereka akan saling tolak. Pada keseimbangan:

T sin θ = F dan T cos θ = mg

Jika hukum Coulomb benar:

F = mg tan θ

Pentingnya Hukum Coulomb

Hukum Coulomb sangat penting dalam kimia dan fisika karena ia menggambarkan gaya antara bagian-bagian atom dan antara atom, ion, molekul, dan bagian-bagian molekul. Ketika jarak antara partikel bermuatan atau ion meningkat, gaya tarik atau tolakan di antara mereka berkurang dan pembentukan ikatan ion menjadi kurang menguntungkan. Ketika partikel bermuatan bergerak lebih dekat satu sama lain, energi meningkat dan ikatan ion lebih menguntungkan.

Ringkasan

  • Gaya elektrostatik juga dikenal sebagai gaya Coulomb atau interaksi Coulomb.
  • Ini adalah daya tarik yang menarik atau menolak antara dua benda bermuatan listrik.
  • Muatan yang sama saling tolak, sementara buatan berbeda menarik satu sama lain.
  • Hukum Coulomb digunakan untuk menghitung kekuatan gaya antara dua muatan.

Baca Juga

© 2022 Sridianti.com