8. a listrik dan magnet

LISTRIK

ARUS SEARAH (DC)

ARUS BOLAK BALIK (ac)

ATOM

Elektron & Proton

Sifat Elektron & Proton

Medan Magnet

Kilat

Plasma Ball

Listrik Statis Generator Van De Graff

MUATAN LISTRIK Di zaman B. Franklin muatan listrik dianggap

fluida kontinyu. Setelah R.A. Millikan melakukan eksperimen

tetes cairan, diperoleh bahwa muatan listrik terkuantisasi, yaitu muatan mempunyai harga kelipatan bulat dari muatan elementer e.

Satuan muatan adalah Coulomb (C) satu Coulomb adalah banyaknya muatan yang

mengalir persatuan luas dalam satu detik jika arus yang mengalir sebesar 1 Ampere.

Hukum Coulomb

Konduktor

GAYA INTERAKSI = GAYA COULOMB

gaya interaksi antara dua muatan titik sebanding dengan muatan masing-masing dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan tersebut.

(1)

dengan F = gaya Coulombq = muatan litrikr = jarak antar muatan

0 : permitivitas vakum = 8,85 x 10-12 C2/Nm2

k : konstanta = 9 x 109 Nm2/C

221

04

1

r

qqF

Hal-hal penting sehubungan dengan persamaan (1) di atas adalah : Persamaan hanya berlaku untuk muatan titik

(partikel) Tetapan pembanding diambil berbentuk 1/40

agar rumus yang diturunkan dari persamaan di atas tidak mengandung faktor 4.

Bentuk hukum Coulomb dengan tetapan pembanding 1/40 ini berlaku jika menggunakan sistem satuan MKS.

Persamaan hanya berlaku di vakum/ udara.

Jika jumlah muatan lebih dari dua yang berinteraksi maka berlaku prinsip superposisi, yaitu gaya pada muatan 1, F1, oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara muatan 1 dengan masing-masing muatan.

(2)

dimana adalah gaya yang bekerja pada

q1 oleh muatan q2.

Persamaan (2) hanya berlaku jika interaksi tidak saling mengganggu, yaitu posisi muatan dianggap tetap.

...1413121 FFFF

12F

Medan Listrik

Medan listrik adalah ruang di sekitar muatan listrik.

Jika sebuah muatan uji (= +1 C ) ditempatkan dalam ruang di dekat tongkat bermuatan, maka sebuah gaya elektrostatis akan bekerja pada muatan uji tersebut.

KUAT MEDAN LISTRIK Kuat medan listrik, E, adalah vektor gaya

Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang terletak pada titik dalam medan gaya.

atau

dimana q = muatan sumber

q0 = muatan uji

Satuan kuat medan listrik adalah N/C.

0q

FE

2

04

1

r

qE

Muatan Lebih dari Satu

Untuk distribusi muatan titik berlaku :

(4)

Sedangkan untuk muatan kontinyu :

(5)

nEE

EdE

Garis Gaya

Konsep garis gaya diusulkan oleh Michael faraday untuk memvisualkan medan listrik (dan medan magnet).

Garis gaya adalah garis khayal yang ditarik sedemikian hingga arahnya di sembarang titik (arah tangennya) sama dengan arah medan di titik yang bersangkutan.

Konsep Garis Gaya

Hubungan garis gaya dengan medan listrik

– Garis singgung pada sebuah garis gaya (garis lengkung) pada setiap titik memberikan arah E di titik tersebut

– Jumlah garis gaya digambarkan sebagai banyaknya garis persatuan luas (yang tegak lurus pada garis-garis tersebut) sebanding dengan besar E.

Gambar Garis Gaya

Fluks Medan Listrik Fluks medan listrikE, adalah banyaknya garis gaya yang

menembus suatu satuan luas yang tegak lurus pada kuat medan listrik.

Hukum Gauss

Hukum Gauss : Jumlah garis gaya yang keluar dari suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan netto yang dilingkupi oleh permukaan tertutup tersebut.

dengan q adalah muatan netto yang dilingkupi permukaan Gauss.

qSdE

.0

Permukaan tertutup di sini disebut permukaan Gauss.

Muatan di luar permukaan tidak memberikan kontribusi pada q.

POTENSIAL LISTRIK• Energi Potensial Dari teorema kerja-energi didapatkan bahwa

perubahan energi potensial sama dengan kerja yang harus dilakukan melawan medan gaya untuk memindahkan benda dari A ke B. Secara matematis dapat ditulis

B

A

AB rdFWU

.

Secara umum energi potensial medan listrik oleh muatan sumber q yang dimiliki oleh muatan uji q0 pada jarak r dari q adalah

Potensial listrik didefinisikan sebagai energi potensial per satuan muatan.

r

qqU 0

04

1

Sedangkan beda potensial

Beda potensial ini tidak tergantung pada jalan yang ditempuh untuk memindahkan muatan dari A ke B.

Harga WAB bisa positif (VB > VA), negatif (VB < VA) atau nol (VB = VA).

Biasanya A diambil pada jarak tak hingga sehingga VA berharga nol.

Satuan potensial listrik adalah J/C atau Volt.

00 q

W

q

UVV ABAB

• Sekian dulu untuk hari ini, semoga dapat dimengerti.

• Terima kasih atas perhatiannya, dan

mohon maaf bila ada salah.