Hubungan gaya listrik antara dua bola bermuatan terhadap jarak antara keduanya, pertama kali diselidikai oleh Charles Coulomb pada tahun 1785. Dalam percobaannya ia menggunakan sebuah neraca puntir. Melalui percobaannya Coulomb menyimpulkan bahwa gaya tarikatau gaya tolak berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua bola bermuatan. Atau dapat ditulis secara matematis:
F ∞1/r2
Bagaimana muatan mempengaruhi gaya listrik?
Pada awalnya Coulomb mengukur gaya tolak antara bola A dan bola B pada suatu jarak tertentu (dijaga tetap dalam percobaan). Kemudian dia membagi muatan bola A menjadi dua sehingga muatan bola A menjadi setengah muatan awalnya. Coulomb mendapatkan bahwa besar gaya tolak menjadi setengah kali semula. Percobaan diulangi dengan membagi muatan A menjadi seperempat muatan awalnya. Dia mendapatkan bahwa besar gaya tolak menjadi seperempat kali semula. Coulomb menarik kesimpulan bahwa aya tarik atau gaya tolak antara dua bola bermuatan sebanding dengan muatan-muatannya. Atau dapat ditulis secara matematis:
F∞q1 q2
Dengan menggabungkan kedua kesimpulan tersebut, Coulomb menyatakan hukumnya yang dikenal sebagai hukum Coulomb:
Besar gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.
Secara matematis:
F = k q1 q2 / r2
k = 1/4πε0
dengan:
k = 9 x 109 Nm2C-2 (dalam SI)
ε =permitivitas vakum atau udara = 8,85 x 1012 C2N-1m2
Ia sangat masyhur karena dapat mengukur gaya listrik dan gaya magnetic dengan teliti. Untuk menghormatinya namanya diabadikan sebagai satuan muatan listrik, ialah couloumb (disingkat C). Satu couloumb = banyaknya muatan listrik yang mengalir lewat suatu penghantar selama satu detik, bila besar arus satu ampere.
Hukum Couloumb berbunyi sebagai berikut:”Gaya tarik atau gaya tolak dua benda yang bermuatan listrik berbanding terbalik dengan kuadrat jaraknya dan berbanding lurus dengan besar masing-masing muatan”. Untuk mengukur gaya listrik, Couloumb mempergunakan neraca punter atau neraca torsi yang sangat peka.
Couloumb berasal dari keluarga bangsawan. Ia bersekolah di Institute Teknologi di Mezieres, sebuah perguruan Tinggi Teknologi pertama di dunia. Disitu ia mendapat pengetahuan murni dan terapan. Sesudah menggondol gelar insinyur, Couloumb masuk Korp Insinyur Kerajaan. Pada umur 28 tahun (1764) ia dikirim ke India Barat. Ia bertugas mengawasi pembangunan benteng di Martinique. Ia bekerja disana selama 10 tahun. Kesehatannya makin lama makin buruk. Maka pada tahun 1776 ia kembali ke Paris dan menghabiskan waktunya untuk mengadakan reset ilmiah. Tahun berikutnya (1777) ia menemukan neraca punter. Napoleon Bonaparte mengangkatnya jadi inspektur jenderal pendidikan.
Benjamin Franklin (1706-1790) menggolongkan muatan listrik menjadi positif dan negatif. Seperti halnya yang akan terjadi pada magnet, muatan listrik yang sejenis (positif-positif atau negatif-negatif) akan saling tolak menolak, sedangkan yang berbeda jenis (positif-negatif atau negatif-positif) akan saling tarik menarik.
Jika sebuah batang kaca kita gosok dengan kain sutra, maka batang kaca tersebut akan menjadi bermuatan positif. Sedangkan batang plastic yang digosok dengan kain wol akan menjadi bermuatan negatif. Mengapa hal tersebut dapat terjadi?
Model atom Rutherford menyatakan bahwa atom disusun oleh sejumlah proton bermuatan positif yang terdapat dalam inti atom yang dikelilingi oleh sejumlah elektron bermuatan negatif. (Lihat gambar).
Ketika batang plastik digosok dengan wol, maka elektron-elektron wol akan menuju ke batang plastik sehingga batang plastik kelebihan elektron dan menjadi bermuatan negatif. Ketika batang kaca digosok dengan kain sutera, maka elektron batang kaca berpindah ke kain sutera sehingga batang kaca menjadi bermuatan positif.
Suatu karakteristik penting dari muatan adalah bahwa muatan listrik itu kekal. Benda menjadi bermuatan karena muatan negatif dipindahkan dari benda tersebut ke benda lainya.
Pernahkah anda memperhatikan permukaan vertikal layar televisi anda sangat berdebu?mengapa peristiwa ni dapat terjadi?
Sebuah layar televisi secara konstan ditembaki oleh elektron-elektron yang dihasilkan oleh bedil elektron. Sebagai hasilnya layar televisi menjadi bermuatan negatif. Muatan negatif ini akan mempolarisasi partikel-partikel debu dalam udara di depan kaca. Ini menghasilkan gaya tarikan pada partikel-partikel debu, sehingga debu menempel di layar televisi anda.
Hal yang sama juga terjadi pada sebuah sisir plastik yang anda gosokkan ke rambut anda (dalam keadaan kering) secara berulang, sisir tersebut akan dapat menarik potongan-potongan kertas kecil.
Hal ini dapat terjadi karena setelah digosokkan ke rambut, sisir menjadi bermuatan listrik,sehingga dapat menerik potongan kertas tersebut.
Bagaimanakan sisir tersebut dapat memiliki muatan listrik?
Ketika sisir plastik digosokkan pada rambut, maka elektron-elektron yang terdapat pada rambut akan berpindah ke sisir plastik.Sehingga sisir plastik kelebihan elektron dan menjadi bermuatan negatif. Kertas yang ditarik oleh sisir plastik tersebut memiliki muatan positif, sehingga antara kertas dan sisir akan saling taring menarik.