Gaya elektrostatis: gaya dalam muatan listrik diam.
Apa itu Gaya Elektrostatik?
Gaya elektrostatis adalah gaya tarik menarik dan tolak menolak antar partikel yang disebabkan karena adanya muatan listrik. Gaya listrik antara benda bermuatan stasioner secara konvensional dikenal sebagai gaya elektrostatik. Ini juga disebut sebagai gaya Columb.
Mengapa gaya elektrostatik disebut gaya coulomb?
Interaksi Columb ini dinamai fisikawan Prancis Charles-Augustin de Coulomb. Gaya Elektrostatik adalah salah satu dari empat gaya fundamental alam. Kita menggunakan Hukum Coulomb untuk menyelesaikan gaya yang diciptakan oleh konfigurasi muatan.
Contoh Elektrostatika
Ada banyak contoh gaya elektrostatik. Beberapa dari mereka tercantum di bawah ini
- Gaya tarik bungkus plastik ke tangan seseorang dan kemudian saat tangan dilepaskan dari bungkusnya.
- Daya tarik kertas ke mistar bermuatan dengan cara digosokkan ke rambut.
- Ledakan silo biji-bijian yang tampaknya spontan
- Pengoperasian mesin fotokopi & printer laser
Definisi Gaya Elektrostatik
Gaya elektrostatik didefinisikan sebagai gaya tarik menarik atau tolak menolak antar 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 pada tahun 1785.
Bagaimana Cara kerja Gaya Elektrostatis
Gaya elektrostatik bekerja pada jarak sekitar sepersepuluh diameter inti atom atau 10-16 m. Muatan yang sejenis saling tolak menolak, sedangkan muatan yang tidak sejenis saling tarik menarik. Misalnya, dua proton bermuatan positif tolak menolak seperti halnya dua kation, dua elektron bermuatan negatif, atau dua anion. Proton dan elektron saling tarik menarik, begitu pula kation dan anion.
Mengapa Proton Tidak Menempel pada Elektron
Meskipun proton dan elektron ditarik oleh gaya elektrostatik, proton tidak meninggalkan inti untuk berkumpul dengan elektron karena mereka terikat satu sama lain dan ke neutron oleh gaya nuklir kuat. Gaya nuklir kuat jauh lebih kuat daripada gaya elektromagnetik, tetapi ia bekerja 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, sehingga elektron tidak bisa lebih dekat dari yang sudah ada.
Menghitung Gaya Elektrostatik Menggunakan Hukum Coulomb
Kekuatan atau gaya tarik-menarik atau tolak menolak antara dua benda bermuatan dapat dihitung dengan 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 kedua muatan. Dalam sistem satuan sentimeter-gram-sekon, k diatur sama dengan 1 dalam ruang hampa. Dalam sistem satuan meter-kilogram-sekon (SI), k dalam ruang hampa adalah 8,98 × 109 newton meter persegi per coulomb persegi. Sementara proton dan ion memiliki ukuran yang dapat diukur, hukum Coulomb memperlakukannya sebagai muatan titik.
Penting untuk dicatat bahwa gaya antara dua muatan berbanding lurus dengan besarnya masing-masing muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara keduanya.
Memverifikasi Hukum Coulomb
Anda dapat mengatur eksperimen yang sangat sederhana untuk memverifikasi hukum Coulomb. Tangguhkan dua bola kecil dengan massa dan muatan yang sama dari seutas tali yang massanya dapat diabaikan. Tiga gaya akan bekerja pada bola: berat (mg), tegangan tali (T), dan gaya listrik (F). Karena bola membawa muatan yang sama, mereka akan saling tolak. Pada kesetimbangan:
T sin θ = F and T cos θ = mg
Jika hukum Coulomb benar:
F = mg tan θ
Pentingnya Hukum Coulomb
Hukum Coulomb sangat penting dalam kimia dan fisika karena menjelaskan gaya antara bagian-bagian atom dan antara atom, ion, molekul, dan bagian molekul. Ketika jarak antara partikel atau ion bermuatan meningkat, gaya tarik atau tolak 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.
