2/22/2014

1

MEDAN LISTRIK

PENGERTIAN MEDAN LISTRIK

Medan listrik sering juga dipakai istilah kuat medan

listrik atau intensitas medan listrik.

Kuat medan listrik di suatu titik adalah gaya yang di

derita oleh suatu muatan percobaan yang di letakkan

di titik itu dibagi oleh besar muatan percobaan.

A. MEDAN LISTRIK

Dua buah muatan terdapat gaya tolak-menolak F. Gaya tolak

menolak dialami kedua muatan tanpa ada persinggungan antara A

dan B

Misalkan B dihilangkan dan digantikan posisinya oleh sebuah titik

P.

Muatan A dikatakan menimbulkan medan listrik dititik P.

Dan jika sekarang muatan B ditaruh kembali kita menganggap

bahwa muatan B dikenai oleh medan itu dan tidak langsung oleh

muatan A.

Karena suatu gaya akan dialami oleh benda B dan pada semua

titik-titik disekitar muatan A sehingga dikatakan di sekitar

ruangan itu ada medan listrik

Coba gambarkan (dengan vektor) kuat dan arah medan

listrik dari muatan positif dan negatif pada titik-titik di

sekitar muatan titik (a) positif, (b) negatif.

4

2/22/2014

2

(a) arah vektor benar, tapi representasi besar kuat medan salah, (b) arah dan

besar vektor salah, dan (c) jawaban benar.

5

Contoh:

1. Hitunglah gaya tolak-menolak elektrostatisik antara dua

partikel pada suatu jarak 10-11cm jika muatan masing-

masing sebesar 3,2 x 10-19 C

2. Tiga muatan tetap q1, q2 dan q3. Berapakah gaya yang

bekerja pada q1? Jika q1=-1,0 x 10-6C, q2=+3,0 x 10-6C

dan q3=-2,0 x 10-6C, r12=15 cm, r13=10 cm dan θ=300

Medan listrik yang dihasilkan muatan q1 pada posisi q2,

didefenisikan sebagai berikut:

atau

Atau secara skalar dinyatakan sebagai :

atau

2

2121

q

FE 2

1

0

214

1

r

qE

2

2121

q

FE 213

21

1

0

214

1r

r

qE

Bila terdapat beberapa muatan maka medan

listrik resultan disetiap titik adalah

penjumlahan vektor medan-medan listrik yang

dihasilkan dititik itu oleh tiap muatan. +

-

+

q’P

F1F2

r2

r1

F

q1

q2

i

iEEEEE ....321

2

121

r

qkE

ARAH MEDAN LISTRIK

Medan listrik dapat digambarkan dengan garis-garis yang disebut

garis-garis medan atau garis-garis gaya. Garis gaya keluar dari muatan

positif dan masuk ke dalam muatan negatif

Arah medan listrik didefenisikan sebagai berikut:

i. Keluar dari muatan positif

ii. Masuk dalam muatan negatif

2/22/2014

3

+q+qO

r̂ P

rr̂

2

0

r

qqk

Muatan Uji

Muatan yang sedemikian

kecil sehingga keberadaannya

tidak mempengaruhi

medan listrik di sekitarnya.

oq

FE P

+qo

+ +

+

++

+

++

+

+

q

0qqo

+ +

+

+++

+

qo

+

+

+

q+

+ +

00 q

q

F ?

Medan Listrik di titik P ?

rE ˆ2Pr

qkMedan listrik pada suatu titik sejauh r dari sebuah muatan titik q ?

MEDAN LISTRIKBagaimana jika di dalam suatu ruang terdapat lebih dari sebuah muatan titik ?

2E

1E

PE

?

SUPERPOSISI MEDAN LISTRIK

Medan listrik di P oleh q2

P

1r

2r

+q1

+q2

-q4

-q5

+q3

+qn

PE

21EE

cos221

2

2

2

1EEEE

PE ?

2

1

1

1r

qkE

2

2

2

2r

qkE

PE ? n

EEEEE 4321

N

i

i

i

i

r

qk

1

2Pr̂E

P

1r

2r

+q1

+q2

Resultan medan listrik

di P oleh q1 dan q2

Medan listrik di P oleh q1

A. Untuk 2 buah muatan titik

B. Untuk n buah muatan titik

E3

E1E5

E4

En

E2

CONTOH-CONTOH SOAL

1. Jika suatu muatan uji dari 4x 10-10C diletakkan

pada suatu titik, muatan tersebut mengalami gaya

sebesar 5 × 10-4 N. Berapakah besar medan listrik E

pada titik tersebut?

Penyelesaian:

Diketahui: q= 4x 10-10C F= 5 × 10-4 N

2. Bola konduktor dengan jari-jari 10 cm bermuatan

listrik 500 μC. Titik A, B, dan C terletak segaris

terhadap pusat bola dengan jarak masing-masing 12

cm, 10 cm, dan 8 cm terhadap pusat bola. Hitunglah

kuat medan listrik di titik A, B, dan C!

q

FE CNx

Cx

NxE /102.1

104

105 4

10

4

Penyelesaian:

Diketahui: R = 10 cm = 10-1 m rB = 10 cm = 10-1 m

q = 500 μC = 5 × 10-4C rC = 8 cm = 8 × 10-2 m

rA = 12 cm = 12 × 10-2 m

Ditanya: a. EA = ... ? b. EB = ... ? c. EC = ... ?

2/22/2014

4

A. Medan Listrik oleh muatan Cincin

Cincin berjari-jari a dan bermuatan q yang tersebar

secara merata.

Medan Listrik yang dihasilkan distribusi muatan

2/322

0 )(4

1

ah

qhE

b. Medan Listrik oleh muatan batang

Medan listrik yang dihasilkan oleh batang dengan

panjang L di posisi yang sejajar dengan sumbu

batang. Batang memiliki kerapatan muatan homogen

dengan muatan total Q. Titik pengamatan adalah

pada jarak a dari ujung batang terdekat.

)(4

1

0 Laa

QE

c. Medan Listrik oleh dipol

Dipol adalah muatan yang sama besar tetapi berbeda tanda

yang dipisahkan oleh jarak yang cukup kecil. Besar medan

listrik sepanjang garis yang memotong tegak lurus sumbu dipol

ditengah-tengah pada jarak h dari pusat dipol adalah:

3

0

2/32

0 4

1

)(4

1

h

p

h

pE

Kita mendefenisikan momen dipol:

p=qd

Dengan demikian, diperoleh:

2/3220 )2/(4

1

dh

pE

Jika jarak d<<h, maka h2+(d/2)2≈h2, sehingga

Contoh soal:

1) Hitunglah medan listrik E di suatu titik pada jarak 30 cm dari

suatu muatan titik q1= 5 x 10-9C.

2) Berapa besarnya sebuah muatan titik yang pilih supaya

besarnya medan listrik yang ditimbulkannya pada jarak 30 cm

dari muatan titik tersebut sebesar 1,0 N/C?

2/22/2014

5

Tugas Mandiri:

1) Muatan-muatan q1 dan q2 sebesar

12 x 10-9 Coulumb dan -12 x 10-9

Coulumb masing-masing

ditempatkan dengan jarak 10 cm

(seperti pada Gambar). Hitunglah

medan listrik akibat muatan ini di

titik a, b dan c

2) Tiga buah muatan diletakkan pada ketiga buah

sudut suatu persegi (Lihat gambar) dengan

panjang sisi sebesar 25 cm.

a. Hitung E di titik a

b. Andaikan dititik a diberi muatan sebesar 3

C, berapa Gaya pada muatan tersebut