Berapa nilai k dalam medan listrik?

Rahsia di Sebalik Pemalar Coulomb (k) dalam Medan Elektrik

Medan elektrik, suatu kawasan di sekeliling cas elektrik yang mempengaruhi objek bercas lain, dikawal oleh beberapa faktor penting. Antaranya, pemalar Coulomb (k) memainkan peranan yang sangat signifikan. Ia merupakan kunci untuk memahami kekuatan interaksi elektrostatik – tarikan atau tolakan antara cas-cas tersebut. Tetapi, apakah sebenarnya nilai k ini dan mengapa ia begitu penting?

Berbeza dengan konsep-konsep lain dalam fizik yang mungkin bergantung pada keadaan persekitaran, pemalar Coulomb adalah nilai tetap, sekurang-kurangnya dalam ruang vakum. Nilai k yang sering digunakan ialah 8.98755 × 10⁹ N⋅m²/C². Unitnya, Newton meter persegi per Coulomb kuasa dua (N⋅m²/C²), menunjukkan bagaimana pemalar ini menghubungkan daya (Newton, N), jarak (meter, m), dan magnitud cas (Coulomb, C).

Nilai k ini bukan sebarangan nombor. Ia terbit daripada eksperimen dan pemerhatian teliti yang dijalankan oleh saintis-saintis sepanjang sejarah, yang paling terkenal melalui eksperimen Charles-Augustin de Coulomb. Eksperimennya menunjukkan hubungan songsang kuasa dua antara daya elektrostatik dan jarak antara dua cas titik. Nilai k sendiri mengandungi tetapan asas alam semesta, termasuk pemalar permitiviti vakum (ε₀). Hubungan ini dapat ditunjukkan melalui persamaan:

k = 1/(4πε₀)

di mana ε₀ ialah pemalar permitiviti vakum, dengan nilai anggaran 8.854 × 10⁻¹² C²/N⋅m². Oleh itu, nilai k sebenarnya mencerminkan sifat-sifat fundamental ruang kosong itu sendiri.

Kepentingan k dalam pengiraan medan elektrik tidak dapat dinafikan. Ia merupakan komponen penting dalam Hukum Coulomb, yang menentukan magnitud daya elektrostatik (F) antara dua cas titik (q₁ dan q₂), yang dipisahkan pada jarak (r):

F = k |q₁q₂| / r²

Nilai k dalam persamaan ini membolehkan kita mengira daya dengan tepat. Tanpa nilai k, kita tidak dapat membuat pengiraan yang tepat untuk memahami bagaimana cas-cas berinteraksi. Ini penting dalam pelbagai bidang, termasuk kejuruteraan elektrik, fizik nuklear, dan kimia fizikal. Contohnya, dalam reka bentuk litar elektronik, pemahaman yang tepat tentang daya elektrostatik adalah penting untuk mengelakkan kerosakan komponen.

Kesimpulannya, nilai k = 8.98755 × 10⁹ N⋅m²/C² dalam medan elektrik bukanlah sekadar nombor, tetapi merupakan pemalar fundamental yang mencerminkan sifat-sifat asas alam semesta dan memainkan peranan penting dalam memahami dan mengira interaksi elektrostatik. Ia adalah asas kepada banyak aplikasi teknologi dan penyelidikan saintifik moden.