listrik statis

LISTRIK STATIS

Novi Suci Purwandari

Maghfira Febriana

Fita Permata Sari

Listrik Statis listrik yang tidak mengalir

Penggaris plastik yang telah

digosok-gosok pada rambut dapat menarik potongan

kertas.

Why???

Atom

Zat

Atomelektron

Proton

Neutron

Inti atom

Muatan Listrik pada BendaKaca kain sutera

Plastik kain wol

Hukum Coulomb

221

r

qqkF

F = gaya coulomb ( N )

q = muatan ( C )

r = jarak ( m )

k = konstanta 9.109 Nm2/C2

Garis Gaya Listrik

Medan listrik digambarkan oleh garis -garis gaya listrik.

Medan Listrik

Benda yang bermuatan listrik yang dikelilingi sebuah daerah.

Menurut Faraday (1791- 867), suatu medan listrik keluar dari setiap muatan dan menyebar ke seluruh ruangan.

Untuk memvisualisasikan medan listrik, dilakukan dengan menggambarkan serangkaian garis untuk menunjukkan arah medan listrik pada berbagai titik di ruang, yang disebut garis-garis gaya listrik

secara matematis kuat medan listrik di semua titik pada ruang dirumuskan:

Sehingga :

medan listrik pada jarak r dari satu muatan titik Q adalah:

Energi Potensial Listrik

besar usaha untuk memindahkan suatu muatan dari titik a ke titik b dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.

Jika muatan +q' semula pada jarak tak terhingga ( ), besar energi potensialnya adalah nol. Dengan ∼demikian, apabila muatan +q' dipindahkan dari tempat yang jauh tak terhingga ke suatu titik b, besar usahanya adalah sebagai berikut:

Sehingga :

Hukum Gauss

Hukum Gaus menyatakan :

“jumlah aljabar garis-garis gaya magnet (fluks) listrik yang menembus permukaan tertutup sebanding dengan jumlah aljabar muatan listrik di dalam permukaan tersebut”

Rumus matematisnya adalah :

Fluks medan listrik yang disimbolkan ΦE, dapat dinyatakan oleh jumlah garis yang melalui suatu penampang tegak lurus.

Φ = E × A Satuan untuk E adalah N/C, sehingga

satuan untuk fluks listrik (dalam SI) adalah (N/C)(m2) yang dinamakan weber (Wb).  1 weber = 1 NC-1m2

Untuk medan listrik menembus bidang tidak tegak lurus,

Φ = EA’ Dengan A’ = A cos θ, sehingga:

Φ = EA cos θ Dengan θ adalah sudut antara arah E dan

arah normal bidang n. Arah normal bidang adalah arah yang tegaklurus terhadap bidang

 Medan di Sebuah Titik.

Rumus matematis :

karena k = 1/4πε0 maka persamaannya menjadi :

Medan Listrik pada Keping Sejajar

medan listrik pada keping sejajar dapat dicari dan hasilnnya menjadi :

Beda Potensial Listrik

Potensial listrik yaitu energi potensial tiap satu satuan muatan positif. Potensial listrik termasuk besaran skalar, dan secara matematis dapat dirumuskan:

Persamaan Ep yang telah dicari sebelumnya disubtitusikan ke persamaan V sehingga akan menjadi :

Nilai q sama sehingga dapat disederhanakan menjadi persamaan :

Potensial Listrik Usaha untuk memindahkan satu satuan

muatan positif dalam wilayah medan listrik suatu benda (dari r1 ke r2)didefinisikan sebagai beda potensial listrik antara kedua titik tersebut.

Beda potensial listrik :

12

12

11

rQ

krQ

k

r.Q

kr.Q

kV

Dalam istilah sehari-hari, beda potensial listrik biasa disebut dengan tegangan listrik.

Potensial lsitrik tidak dapat diukur, sedangkan beda potensial listrik dapat diukur, yaitu dengan voltmeter.

Potensial Mutlak

r

Qk

r

Qk

Qk

r

QkVV

0

1.1.

2

2

Jika muatan uji mula-mula berada di jauh tak terhingga, maka potensial akhirnya disebut potensial mutlak.

Jadi persamaan potensial mutlak adalah

rQ

kV

Qr2

r 1=

Potensial Listrik Total

N

N

iitotal

V...VV

VV

21

1

Seperti halnya energi potensial listrik, potensial listrik juga merupakan besaran skalar. Jadi untuk lebih dari 1 sumber muatan, potensial totalnya dijumlah secara aljabar biasa.

Q1 Q2

Q3

QN

1+

Kapasitor

Kapasitor terdiri dari susunan konduktor yang dapat menyimpan muatan / medan / energi potensial listrik.

Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sering digunakan.

Kapasitor digunakan di banyak peralatan listrik seperti radio, komputer, sistem pengapian mobil, dst.

Daya simpan muatan dalam kapasitor dinyatakan dengan KAPASITANSI

Kapasitas suatu kapasitor (C) adalah perbandingan antara besar muatan Q dari salah satu penghantarnya dengan beda potensial V antara kedua penghantar itu.

Keterangan :C : kapasitansi (Farad)Q : muatan yang tersimpan dalam kapsitor

(C)V : beda potensial antara

dua keping (V)

V

QC

Keping dapat berupa lapisan-lapisan logam yang tipis, yang terpisah dan terisolasi satu sama lain.

KAPASITOR KEPING SEJAJAR

Jadi untuk medan listrik total antara dua keping :

A

QE

00

Beda potensial antara a dan b :

EddlEVVa

b

ba .

Dapat pula di hasilkan :

d

AVQ 0

dA

C

VC

VQ

C

dAV

0

0

Dapat disimpulkan dari persamaan

Bahwa kapasitas kapasitor keping sejajar:

• Sebanding dengan luas keping (A)

• Berbanding terbalik dengan jarak antar keping (d)

• Sebanding dengan tetapan dielektrikum bahan di

antara keping ()

dA

C 0

Kapasitor keping sejajar dapat diubah-ubah kapasitasnya dengan mudah, yaitu dengan mengubah jarak antar keping atau mengubah luas keping yang saling berpotongan

Rangkaian Kapasitor Seri

Rangkaian kapasitor seri adalah rangkaian yang tidak bercabang. Pada rangkaian seri berlaku tegangan total sama dengan jumlah tegangan masing-masing kapasitor.

C1,V1C2,V2 C3, V3

+ - + - + -A B C D

Jadi berlaku:

321 VVV

VVVV CDBCABAD

Rangkaian Kapasitor Seri

CDBCAB

CDBCABAD

VVV

VVVV

CQ

V atau VQ

C C1,V1C2,V2 C3, V3

+ - + - + -A B C D

+

A

-D

Cs,VAD

Untuk rangkaian seri berlaku :

Padahal untuk kapasitor berlaku hubungan antara Q, V dan C, sbb:

Sehingga untuk VAD dapat ditulis menjadi:

CD

CD

BC

BC

AB

AB

AD

AD

CQ

CQ

CQ

CQ

Perhatikan bahwa kutub negatif (-) dari C1 bertemu dengan kutub positif (+) dari C2. Demikian juga kutub negatif (-) dari C2 bertemu dengan kutub positif (+) dari C3. Satu sama lain saling menetralkan.

Rangkaian Kapasitor Seri

CDBCABAD

total

QQQQ

QQQQ

321

C1,V1C2,V2 C3, V3

+ - + - + -A B C D

+

A

-D

Cs,VAD

Muatan total yang tersimpan dalam susunan kapasitor Qtotal adalah sama pada semua kapasitor.

Maka :

321

1111

1111

CCCC

CCCC

CQ

CQ

CQ

CQ

s

CDBCABAD

CD

CD

BC

BC

AB

AB

AD

AD

Jadi kapasitas gabungannya menjadi makin kecil. Bisa dibayangkan bahwa kapasitas yang disusun seri, seumpama kapasitor yang jarak antar kepingnya dijauhkan ( d , diperbesar).

Rangkaian Kapasitor Paralel

321 QQQQgabungan

Kapasitor yang dirangkai paralel (bercabang) berlaku ketentuan tegangan tiap kapasitor sama dengan tegangan gabungan. Karena kaki-kaki tiap kapasitor terhubung ke titik yang sama. Ingat kembali tentang kapasitor bola yang digabung.

C1,V1

C2,V2

C3, V3

+ -

+ -

+ -

A B

+ -Cp, VAB

A B

Berlaku:

Padahal: CVQ

Maka

321

321

332211

CCCC

VCVCVCVC

VCVCVCVC

p

ABABABABp

gabgab

Rangkaian Kapasitor Paralel

C1,V1

C2,V2

C3, V3

+ -

+ -

+ -

A B

+ -Cp, VAB

A B

Jadi pada rangkaian kapasitor paralel, seolah-olah seperti mengganti kapasitor tersebut dengan luas permukaan keping yang diperbesar.

Ingatlah, bahwa kapasitas kapasitor keping sejajar adalah :

dA

C 0

Analisis Kasus

TERIMA KASIH