11. Dua muatan masing-masing -4 x 10-9 C dan +2 x 10-9 C terpisah pada jarak 2 cm. Gaya Coulomb yang terjadi pada dua muatan tersebut adalah ... a. tarik-menarik 18 x 10-5 N b. tolak-menolak 18 x 10-5 N C. tarik-menarik 36 x 10-5 N d. tolak-menolak 36 x 10-5 N 

Pada soal di atas diceritakan terdapat dua muatan yang berbeda jenis. Jika ada dua muatan listrik yang saling berdekatan maka akan terjadi gaya listrik yang dikenal dengan gaya Coulomb. Gaya yang terjadi pada dua muatan yang berbeda jenis adalah gaya tarik-menarik. Berdasarkan hukum Coulomb, besar gaya Coulomb berbanding lurus dengan besarnya nilai kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan.

Identifikasi konsep

Dua muatan listrik yang saling berdekatan akan mengalami interaksi. Interaksi antar muatan listrik dapat berupa gaya tarik-menarik atau gaya tolak-menolak. Dua muatan sejenis akan tolak-menolak, sedangkan dua muatan berbeda jenis akan tarik-menarik. Perhatikan gambar di bawah ini.
<img src="https://storage.pahamify.com/DoubtSolving/production/CourseId-81/ChapId-667/LessonId-1518/ModuleId-2/QuestionCode-21G2JSWKITS/Gaya Coulomb antara dua muatan.png" />

Peristiwa tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua muatan disebabkan oleh gaya Coulomb. Hukum Coulomb menyatakan, besar gaya listrik \(\left(F\right)\) antara dua partikel bermuatan \(q_{1}\) dan \(q_{2}\) yang terpisah sejauh \(r\) adalah sebanding dengan hasil kali kedua muatan itu dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya. Secara matematis, persamaan gaya Coulomb dituliskan sebagai berikut.
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)
Keterangan:
F = gaya Coulomb (N)
k = konstanta elektrostatis \(\left(9\times10^{9}\frac{Nm^{2}}{C^{2}}\right)\)
\(q_{1}\), \(q_{1}\) = muatan listrik (C)
r = jarak antar muatan (m)

Dari soal diketahui,
\(q_{1}=-4\times10^{-9}C\)
\(q_{2}=+2\times10^{-9}C\)
\(r=2cm=\frac{2}{100}m=2\times10^{-2}m\)
Ditanyakan: F?
Jawab:
\(F=k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)
\(F=9\times10^{9}\frac{\left(4\times10^{-9}\right)\left(2\times10^{-9}\right)}{\left(2\times10^{-2}\right)^{2}}\)
\(F=\frac{\left(9\times4\times2\right)\times10^{9}\times10^{-9}\times10^{-9}}{4\times10^{-4}}\)
\(F=\frac{72\times10^{-9}}{4\times10^{-4}}=18\times10^{-9}\times10^{4}=18\times10^{-5}N\)
Karena kedua muatan tidak sejenis maka gaya Coulomb yang terjadi adalah gaya tarik-menarik yaitu sebesar \(18\times10^{-5}N\).

Catatan: untuk menyelesaikan operasi diatas gunakan bantuan sifat bilangan berpangkat.
\(a^{m}\times a^{n}=a^{m+n}\)
\(\left(a^{m}\right)^{n}=a^{mn}\)

Pembahasan

Dengan demikian, gaya Coulomb yang terjadi pada dua muatan tersebut adalah \(18\times10^{-5}N\). Karena kedua muatan tidak sejenis, maka gaya yang terjadi adalah gaya tarik-menarik. Pilihan jawaban yang benar adalah (a).
