Saat balon karet atau mistar plastik digosok kain wol kemudian didekatkan dengan potongan-potongan kertas kecil, ternyata potongan-potongan kertas tertarik oleh mistar. Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Karena mistar mendapatkan kelebihan muatan negatif sehingga dikatakan menjadi bermuatan listrik statis. Benda lain yang dapat bermuatan listrik statis, yaitu kaca yang digosok menggunakan kain sutra. Ilmuwan Amerika Benjamin Franklin (1706–1790) menyatakan mistar plastik yang digosok kain wol merupakan benda yang berjenis muatan negatif sedangkan kaca yang digosok dengan kain sutra merupakan benda yang bermuatan positif. Pernyataan tersebut disepakati sampai saat ini. Dua jenis benda bermuatan dapat berinteraksi tarik menarik maupun tolak-menolak jika berada pada jarak tertentu. Peristiwa tolak-menolak atau tarik-menarik menunjukkan bahwa pada kedua benda bermuatan listrik terdapat Gaya. Gaya pada muatan listrik dikenal dengan gaya listrik.
Gaya listrik antar muatan titik diteliti oleh ilmuwan Prancis bernama Charles de Coulomb (1736-1806). Oleh karena itu gaya listrik sering disebut sebagai gaya Coulomb. Kesimpulan hasil penelitiannya dikenal sebagai Hukum Coulomb.
Besar gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua benda bermuatan listrik (gaya listrik atau gaya Coulomb) berbanding lurus dengan muatan masing-masing benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua benda tersebut.
Besar gaya listrik pada muatan listrik q1 akibat muatan q2 yang berjarak r, dapat dituliskan sebagai:
dengan F adalah besar gaya (Newton) dan k adalah bilangan konstanta listrik. Konstanta k ditentukan oleh jenis medium muatan itu berada. Besar konstanta listrik untuk medium udara atau ruang hampa adalah k = 9 x 10^9 N.m^2.C^-2. Besar konstanta listrik untuk medium lain seperti air atau minyak, dapat dicari dengan:
ε merupakan nilai permitivitas medium yang dapat dijabarkan sebagai:
dengan εo adalah permitivitas udara atau ruang hampa yang besarnya:
sedangkan εr merupakan konstanta dielektrik medium atau permitivitas relatif medium terhadap permitivitas udara.
2. Resultan Gaya
Gaya merupakan salah satu besaran vektor. Oleh karena itu, sebelum menentukan besar gaya pada sebuah muatan akibat beberapa muatan, harus ditentukan terlebih dulu arahnya sebelum ditentukan besar resultannya. Ketika dua gaya F1 dan F2 bekerja pada sebuah muatan dan saling membentuk sudut α, maka resultan gaya listriknya dapat dicari dengan persamaan:
Gambar 1.5 Resultan gaya
Sumber : Lia L. Sarah/Kemendikbudristek (2022)