Interaksi Gaya Coulomb dalam Benda Bermuatan Listrik

Interaksi antara dua benda bermuatan listrik telah diselidiki oleh seorang ilmuwan Prancis bernama Charles Augustin Coulomb pada abad ke-18. Dalam penelitiannya, Coulomb menemukan hubungan antara gaya tolak menolak atau gaya tarik menarik dua benda bermuatan listrik dengan besar muatan listrik dan jarak di antara keduanya. Temuan ini dikenal sebagai Hukum Coulomb. a. Kesimpulan Coulomb tentang interaksi kedua benda yang bermuatan adalah bahwa gaya antara dua benda bermuatan sebanding dengan perkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak di antara keduanya. Dengan kata lain, semakin besar muatan listrik dan semakin dekat jarak antara dua benda, semakin besar gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak yang dialami. b. Rumus gaya Coulomb secara matematis dapat dituliskan sebagai berikut: \[ F = k \frac{{|q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}} \] Di mana: - \( F \) adalah gaya antara dua benda bermuatan (dalam Newton) - \( k \) adalah konstanta Coulomb (sebesar \( 9 \times 10^9 \, \mathrm{Nm^2/C^2} \)) - \( q_1 \) dan \( q_2 \) adalah muatan listrik dari dua benda (dalam Coulomb) - \( r \) adalah jarak antara dua benda (dalam meter) c. Untuk menghitung gaya Coulomb yang dialami oleh dua muatan listrik positif di dalam membran sel saraf, kita dapat menggunakan rumus gaya Coulomb di atas. Dalam kasus ini, muatan pertama (\( q \)) memiliki nilai \( 1,6 \times 10^{-19} \, \mathrm{C} \) dan muatan kedua (\( 2q \)) memiliki nilai \( 3,2 \times 10^{-19} \, \mathrm{C} \). Jarak antara kedua muatan adalah \( 2 \, \mathrm{cm} \) atau \( 0,02 \, \mathrm{m} \). Menggantikan nilai-nilai ke dalam rumus gaya Coulomb, kita dapat menghitung gaya Coulomb yang dialami oleh kedua muatan: \[ F = (9 \times 10^9 \, \mathrm{Nm^2/C^2}) \frac{{|1,6 \times 10^{-19} \, \mathrm{C} \cdot 3,2 \times 10^{-19} \, \mathrm{C}|}}{{(0,02 \, \mathrm{m})^2}} \] Setelah menghitung, kita akan mendapatkan nilai gaya Coulomb yang dialami oleh kedua muatan listrik tersebut.