LISTRIK STATIS

Muatan Listrik

Charles Agustin Coulomb (1736-1806) adalah sarjana Fisika Perancis pertama yang menjelaskan tentang kelistrikan secara ilmiah. Percobaan dilakukan dengan menggantungkan dua buah bola ringan dengan seutas benang sutra seperti diperlihatkan pada Gambar :

​

Hukum Coulomb

• Dari percobaan yang telah dilakukan,Coulomb menyimpulkan bahwa terdapat dua jenis muatan yaitu muatan positif dan negatif. Selain itu juga diperoleh kuantitatif gaya-gaya pada partikel bermuatan oleh partikel bermuatan yang lain. Hukum Coulomb menyatakan bahwa gaya tarik-menarik atau tolak-menolak antara dua partikel bermuatan berbanding langsung dengan perkalian besar muatan dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut

​

Contoh soal

1. Di udara terdapat buah muatan 10 μC dan 40 μC terpisah dalam jarak 20 cm. Berapakah besar gaya interaksi kedua muatan tersebut ?

​

Soal 2

Tiga buah muatan Q1 = 25μC; Q2 = - 20μC dan Q3 = 40μC masing- masing ditempatkan pada titik-titik sudut segitga sama sisi. Panjang sisi segitiga tersebut adalah 30 cm. Berapakah gaya yang bekerja pada Q1?

​

Medan Listrik

• Jika suatu muatan listrik Q berada pada suatu titik, maka menurut hukum Coulomb muatan lain disekeliling muatan Q mengalami gaya listrik. Jadi dapat dikatakan bahwa terdapat medan listrik di setiap titik di sekeliling muatan Q.
• Dapat dikatakan bahwa muatan listrik adalah sumber medan listrik. Arah dari medan listrik pada suatu tempat adalah sama dengan arah gaya yang dialami muatan uji positif di tempat itu. Jadi pada muatan positif, arah medan listriknya adalah arah radial menjauhi sumber medan (arah keluar). Sedang pada muatan negatif arah medannya adalah arah radial menuju ke muatan tersebut (arah ke dalam).

​

• Medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis khayal yang dinamakan garis-garis medan (garis-garis gaya). Garis-garis medan listrik tidak pernah saling berpotongan, menjauhi muatan positif dan menuju ke muatan negatif. Apabila garis gayanya makin rapat berarti medan listriknya semakin kuat. Sebaliknya yang garis gayanya lebih renggang maka medan listriknya lebih lemah. Arah garis gaya muatan positif dan negatif diperlihatkan pada Gambar

Pada Gambar diperlihatkan bahwa arah medan listrik menjauhi sumber medan listrik. Medan listrik di titik A lebih kuat dibanding dengan medan listrik ditik B. Sedangkan titik C adalah titik atau daerah yang medan listriknya sama dengan nol. Atau dapat dikatakan bahwa di titik C tidak ada medan listriknya.

Kuat Medan Listrik

• Untuk menentukan kuat medan listrik pada suatu titik, pada titik tersebut ditempatkan muatan pengetes q’ yang sedemikian kecilnya sehingga tidak mempengaruhi muatan sumber/muatan penyebab medan listrik.

Gaya yang dialami oleh muatan pengetes q’ adalah

​

maka kuat medan listrik E pada jarak r didefinisikan sebagai hasil bagi gaya Coulomb yang bekerja pada muatan uji q’ yang ditempatkan pada jarak r dari sumber medan dibagi besar muatan uji q’

​

Contoh Soal

Dua buah muatan Q1 = 20μC dan Q2 = -40μC dipisahkan pada jarak 50 cm satu sama lain.

a.Hitung kuat medan listrik pada Q2.

b.Hitung medan medan listrik pada titik A. Titik A berjarak 20 cm dari Q1 dan 30 cm dari Q2.

​

Soal 2

tiga buah muatan yang sama sebesar 2 mikro coulomb diletakkan pada ketiga buah sudut bujur sangkar, (lih.gbr). Setiap sisi dari bujur sangkar adalah 30 cm. Hitung E di sudut ke empatnya ?

​

Soal 3

empat buah muatan yang sama sebesar 2 mikro coulomb diletakkan pada keempat buah sudut bujur sangkar, (lih.gbr). Setiap sisi dari bujur sangkar adalah 30 cm. Hitung E di ditengah-tengah bujur sangkar?

A. Jika muatan sama

B. Jika muatan positip , positip, negatip negatip

C. Jika muatan + - berselang seling.

Kuat Medan Antara Dua Keping Paralel

Besarnya kuat medan listrik antara dua keping sejajar memenuhi persamaan :

= rapat muatan

= permitivitas

Potensial Listrik

Potensial listrik adalah besaran skalar yang dapat dihitung dari kuat medan listrik dengan operator pengintegralan. Untuk menghitung potensial di suatu titik harus ada perjanjian besar potensial listrik pada suatu titik pangkal tertentu. Misalnya di tak berhingga diperjanjikan potensialnya nol. Potensial listrik di titik tertentu misalkan titik A, yang berada dalam medan magnet E dan berjarak r dari muatan q sebagai sumber medan listrik dapat dinyatakan sebagai

Persamaan di atas dapat dibaca sebagai potensial disuatu titik adalah harga negatif dari integral garis kuat medan listrik dari tak berhingga ke titik tersebut.

Potensial oleh beberapa muatan titik dapat dihitung dengan menjumlah secara aljabar potensial oleh masing-masing titik bermuatan tersebut, potensial di b oleh muatan q1, - q2, -q3 ……….. dan qn, berturut-turut jaraknya dari a adalah r1, r2, r3 ……….. rn :

Contoh soal :

Sebuah muatan q = 40 μc. Berapa potensial dititik P yang berjarak 20 cm dan titik Q yang berjarak 60 cm?

Energi potensial listrik di titik A

• Apabila di titik A ada muatan q’, maka energi potensial yang dimiliki (Ea) yang dimiliki muatan q’ tersebut adalah

​

Apabila muatan q’ dipindahkan dari posisi awal (1) ke posisi akhir (2) seperti diperlihatkan pada Gambar 11.11, maka besarnya usaha W12. Besarnya usaha untuk perpindahan ini sama dengan ΔEp. Secara matematis dapat dinyatakan sebagai

Contoh soal :

Berapa usaha yang diperlukan untuk membawa elektron (q’ = -1,6 x 10^-19C) dari kutub positif baterai 12 V ke kutub negatifnya?

​

Kapasitor

• Jika suatu sistem yang terdiri dari dua konduktor dihubungkan dengan kutub-kutub sumber tegangan, maka kedua konduktor akan bermuatan sama tetapi tandanya berlawanan. dikatakan telah tejadi perpindahan muatan dari konduktor yang satu ke konduktor yang lain. Sistem dua konduktor yang akan bermuatan dan tandanya berlawanan ini dinamakan kapasitor.
• Jika besarnya muatan kapasitor tersebut masing-masing q dan beda potensial antara kedua konduktor dari kapasitor tersebut VAB, maka kapasitansi kapasitor

​

Bentuk-bentuk kapasitor

MATERI UAS

1. Fluida

a. Tegangan Permukaan

b. Viskositas

c. Kapilaritas

d. Hukum Stokes

2. Suhu dan Kalor

3. Pemuaian

4. Persamaan gas Ideal

5. Listrik Statis

s/d Rangkaian sederhana Resistor dan Kapasitor