Soal dan Pembahasan Hukum Coulomb

Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05 μC dipisahkan pada jarak 10 cm. Tentukan (a) besarnya gaya yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya dan (b) Jumlah satuan muatan dasar pada masing-masing muatan.
Penyelesaian:
Kedua muatan dan gambar gaya yang bekerja seperti berikut.

Gambar 4.1.3

(a)    F = k = 9× 10⁹ = 2,25×10^-3 N.
(b)    q = Ne
N = = 3,12 × 10¹¹




Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q₁ = 25 nC terletak pada titik asal, q₂ = -10 nC  berada pada x=2m, dan q_o = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Tentukan gaya total pada q_o akibat q₁ dan q₂.

Penyelesaian:
Ketiga muatan tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

Gambar 4.1.4

F₁₀ = k = 9×10⁹ = 0,367 μN
F₂₀ = k = 9×10⁹ = – 0,799 μN

F_total = F₁₀ + F₂₀ = 0,367 μN  – 0,799 μN = – 0,432 μN

Misalkan muatan positif total dan muatan negatif total di dalam sebuah uang tembaga dipisahkan sampai sebuah jarak sehingga gaya tarik diantara muatan-muatan tersbut adalah 4,5 N. Berapakah seharusnya jarak diantara muatan-muatan tersebut ?

Penyelesaian :
Berdasarkan persamaan  4.1.1, maka dengan mengambil q₁q₂ = q² diperoleh :
F_l = k = k
r =  q = 5,8 x 10⁹ m
Tiga buah muatan q₁, q₂, dan q₃ diletakkan pada titik seperti Gambar 4.1.6. Jika q₁ =  -1,0 × 10^-6 C,  q₂ =   +3,0 × 10^-6 C, dan q₃ = -2,0 × 10^-6 C, r₁₂ = 15 cm, r₁₃ =10 cm, dan q = 30, tentukanlah gaya yang bekerja pada q₁!

Gambar 4.1.6

Berdasarkan persamaan 4.1.1 dengan mengabaikan tanda-tanda muatan, karena kita hanya menghitung besarnya gaya-gaya tersebut.

F₁₂ = k = 1,2 N
dan
F₁₃ = k = 1,8 N
Komponen-komponen gaya resultan F₁ yang bekerja pada q₁ adalah :
F_1x = F_12x + F_13x = F_12x + F₁₃ sin θ = 2,1 N
dan      F_1y = F_12y + F_13y = F_12y – F₁₃ cos θ  = 0 – (1,8N) cos 30 =  -1,6 N.
Carilah besarnya F₁ dan sudut yang dibuat F₁ dengan sumbu x.
Carilah resultan gaya pada muatan 20mC dalam soal Gambar 4.1.7 berikut:
Penyelesaian:

Gambar 4.1.7

F₂₃ = 9×10⁹ = 2 N
F₁₃ = 9×10⁹ = 1,8 N
F_13x = (1,8) cos 37^o = 1,4 N
F_13y = (1,8) sin 37^o = 1,1 N
F_x = 1,4 N dan F_y = 2 N+ 1,1 N
F =  = 3,4 N
dan θ = arctan(3,1/1,4) = 66^o.