Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya yang dihasilkan oleh dua muatan listrik adalah sebanding dengan perkalian kedua muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara dua muatan tersebut. Dalam hal ini, kita diberikan dua buah muatan listrik identik, q, yang terpisah sejauh r memiliki gaya Coulomb sebesar f. Kemudian, jarak antara dua muatan ini diubah menjadi dua kali jarak aslinya.
Gaya Coulomb dan Jarak
Menurut hukum Coulomb, gaya antara dua muatan diberikan oleh:
f = k * (q1 * q2) / r^2
Dimana:
- f adalah gaya antara dua muatan,
- k adalah konstanta Coulomb,
- q1 dan q2 adalah kedua muatan,
- r adalah jarak antara dua muatan.
Dalam konteks pertanyaan kita, q1 = q2 = q dan f = k * q^2 / r^2.
Kemudian, kita disuruh mengevaluasi gaya Coulomb ketika jarak (r) antara muatan diubah menjadi dua kali jarak mula-mula (2r).
Gaya Coulomb antara dua muatan saat jaraknya 2r akan menjadi:
f’ = k * q^2 / (2r)^2
= k * q^2 / 4r^2
= f / 4
Dengan demikian, gaya Coulomb antara dua muatan berkurang menjadi seperempat dari gaya awal saat jarak di antara mereka diperbesar dua kali lipat.
Kesimpulan
Pertanyaan ini merupakan aplikasi langsung dari Hukum Coulomb yang mencakup konsep penting dalam fisika. Mengetahui bagaimana gaya antara dua muatan berubah sebagai fungsi dari jarak antara muatan akan membantu kita dalam memahami konsep dan prinsip dasar listrik dan magnet.
