Gaya Elektrostatis
Dua buah benda bermuatan listrik jika didekatkan akan saling memberikan gaya (gaya tarik menarik atau gaya tolak menolak). Mistar plastik yang digosok dengan kain wol menjadi bermuatan negatif, potongan kaca yang telah digosok kain sutra menjadi bermuatan positif. Muatan listrik yang sejenis akan saling tolak menolak dan muatan listrik yang berbeda jenis akan saling tarik menarik., gaya yang bekerja pada benda-benda yang bermuatan adalah gaya elektrostatis (gaya saling tarik dan gaya saling tolak). Percobaan yang dilakukan Charles Augustine de Coulomb (1736-1806) menunjukkan bahwa:
• Menggandakan besar muatan, gaya yang timbul juga akan berganda.
• Jika jarak antar-muatan digandakan, gaya yang timbul menjadi seperempat gaya mula-mula.
Dan Coulomb menyimpulkan mengenai besarnya gaya elektrostatis, yaitu: "Besarnya gaya elektrostatis antara dua muatan listrik berbanding lurus dengan besarnya muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua muatan tersebut." Secara matematis dirumuskan menjadi:
F = gaya elektrostatis (newton)
Q1 = besar muatan 1 (coulomb)
Q2 = besar muatan 2 (coulomb) r = jarak kedua muatan (meter)
Medan listrik
Ruang di sekitar benda bermuatan listrik yang dapat membuat benda lain yang juga bermuatan listrik mengalami gaya elektrostatis disebut medan listrik. Besarnya gaya elektrostatis yang dialami oleh suatu benda sesuai dengan hukum Coulomb. Medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis medan listrik yang menunjukkan arah medan listrik. Besarnya kuat medan listrik E pada suatu titik dapat diketahui dengan meletakkan sebuah muatan q di tempat itu dan mengukur besarnya gaya elektrostatis yang timbul. Secara matematis dirumuskan menjadi:
• Medan listrik di sekitar muatan positif (gambar A)
Di dekat muatan +Q diletakkan muatan +q dan -q. Gaya ditimbulkan muatan +Q dengan muatan +q adalah gaya saling menolak (karena muatan sejenis), sedangkan gaya yang ditimbulkan muatan +Q dengan muatan -q adalah gaya saling menarik (karena muatan berlainan jenis). Semakin jauh jarak antara dua muatan maka semakin renggang garis-garis medan listrik, hal ini menunjukkan bahwa medan listrik di tempat itu makin lemah.
• Medan listrik di sekitar muatan negatif (Gambar B)
Jika di dekat muatan -Q diletakkan muatan +q dan -q, maka akan timbul gaya saling menarik antara muatan -Q dengan muatan +q (karena muatan tak sejenis), sedangkan gaya yang ditimbulkan muatan -Q dengan muatan -q adalah gaya saling menolak (karena muatan sejenis).
• Medan listrik di sekitar pasangan muatan
Jika terdapat lebih dari satu muatan, medan-medan listrik yang dihasilkannya akan membentuk sebuah medan gabungan. Pada suatu titik bisa saja medan yang dihasilkan oleh muatan-muatan itu saling meniadakan (E=0).
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam menggambar garis-garis medan listrik:
a. Garis-garis itu mengarah keluar dari muatan positif dan masuk menuju muatan negatif.
b. Tidak pernah berpotongan (medan listrik tidak boleh mempunyai dua arah pada suatu tempat).
c. Masuk atau keluar dari suatu muatan secara tegak lurus.
d. Mengisi seluruh ruang di sekitarnya.
e. Jumlahnya sebanding dengan kuat medan listrik.
f. Semakin besar muatan, semakin banyak pula garis-garis medan listriknya.
Elektroskop
Jenis muatan suatu benda atau benda tersebut bermuatan atau tidak dapat ditentukan dengan elektroskop. Di dalam elektroskop terdapat dua keping logam yang mudah terangkat saling menjauhi dan menguncup kembali. Kedua keping ini dihubungkan dengan batang logam ke kepala elektroskop. Jika kepala elektroskop diberi muatan (disentuhkan dengan benda bermuatan), sebagian muatan akan turun ke bawah menuju keping logam tersebut. Kedua keping akhirnya memiliki muatan yang sama, sehingga kedua keping tersebut terangkat saling menjauh (mengembang). Jika benda tidak bermuatan, kedua keping tidak melakukan gaya coulomb dan tetap berada pada posisi semula (menguncup). Untuk mengetahui jenis muatan suatu benda, maka kita benda lain yang sudah diketahui muatannya. Awalnya, benda yang diketahui muatannya disentuhkan ke kepala elektroskop hingga kedua keping mengembang. Lalu, sentuhkan benda yang akan ditentukan muatannya ke kepala elektroskop, jika kedua keping tetap saling menjauhi (mengembang) maka muatan kedua benda sama. Sebaliknya, jika kedua keping menguncup bearti muatan kedua benda berbeda.
