Muatan listrik yang mengalir melalui apa pun, dari baterai AA hingga petir, diukur dalam coulomb. Jika Anda mengetahui arus yang mengalir dalam suatu rangkaian dan berapa lama arus itu mengalir, Anda dapat menghitung muatan listrik dalam coulomb.
Sifat Coulomb
Elektron sangat kecil dan memiliki muatan yang sangat kecil. Dalam fisika, jumlah elektron yang sangat besar didefinisikan sebagai 1 unit muatan yang disebut coulomb. Satu coulomb sama dengan 62 × 1018 elektron. Jumlah coulomb per detik disebut arus (yaitu, laju coulomb yang mengalir dalam rangkaian). Energi coulomb disebut tegangan dan diukur dalam joule.
Cara Menghitung Muatan Listrik
Untuk menentukan besarnya muatan listrik yang mengalir dalam suatu rangkaian, perlu diketahui arus yang mengalir dan berapa lama arus tersebut mengalir. Persamaannya adalah:
\text{muatan dalam coulomb}=\text{arus dalam ampere}\times\text{waktu dalam detik}
Misalnya, jika arus 20 A mengalir selama 40 detik, perhitungannya adalah 20 × 40. Jadi muatan listriknya adalah 800 C.
Cara Menghitung Energi yang Ditransfer
Jika Anda mengetahui jumlah muatan listrik dalam coulomb dan tegangan (juga dikenal sebagai beda potensial), Anda dapat menentukan berapa banyak energi yang ditransfer. Persamaannya adalah:
\text{energi diubah dalam joule}=\text{beda potensial dalam volt}\times\text{muatan dalam coulomb}
Misalnya, jika beda potensial adalah 100 V dan muatannya adalah 3 C, perhitungannya adalah 100 × 3. Jadi 300 J energi ditransfer.
Menggunakan Hukum Coulomb
Produk dari muatan listrik dalam dua benda (yaitu, apakah mereka menarik atau menolak satu sama lain) tergantung pada muatan masing-masing benda dalam coulomb, serta jarak antara benda. Jika polaritasnya sama (keduanya positif atau keduanya negatif), gaya coulomb menolak, tetapi jika polaritasnya berlawanan (negatif/positif atau positif/negatif) gaya coulomb menarik. Muatan listrik juga berbanding terbalik dengan kuadrat jarak pisah antara kedua benda tersebut. Ini dikenal sebagai hukum Coulomb, yang dinyatakan sebagai:
Dalam persamaan ini, F adalah gaya yang diterapkan pada muatan (q1) dan (q2), k adalah konstanta Coulomb dan (r) adalah jarak antara (q1) dan (q2). Nilai k tergantung pada medium tempat benda bermuatan tersebut dicelupkan. Misalnya, nilai udara kira-kira 9,0 × 109 Nm2/C2. Hukum Coulomb dapat digunakan untuk banyak masalah fisika di mana Anda mengetahui semua nilai kecuali satu.