LAPORAN TUGAS FISIKA TEKNIK

HUKUM COULOMB, MEDAN LISTRIK,

MEDAN MAGNET, POTENSIAL LISTRIK

Disusun oleh :

M. Aziz (S1 PTI OFF.B – 108533414502)

Dewi Nurfitri O. (S1 PTI OFF.B – 108533414505)

Okta Dhirga S. (S1 PTI OFF.B – 108533414509)

Harwi Penda (S1 PTI OFF.B – 208533414717)

Retno Indah R. (S1 PTI OFF.B – 208533414723)

Dosen Pembimbing :

Drs. FX. Budi Raharjo

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

Oktober 2008

SOAL TENTANG HUKUM COULOMB

1. Tiga muatan listrik masing – masing terletak pada bidang XOY seperti

ditunjukkan gambar. Diketahui q1=2µC, q2=-1µC, q3=4µC dan a=0.1 m. Hitunglah

besar dan arah gaya pada muatan q3!

Diketahui:

q1=2µC, q2=-1µC, q3=4µC , a=0.1 m

Ditanya:

Besar dan arah gaya resultan ??

Penyelesaian:

Dari gambar dapat ditentukan:

r1 = 0

r2 = aj

r3 = ai + aj

Sehingga:

r31 = r3 – r1 dan r32 = r3 – r2

= ai + aj = ai

r31 = |r31| = a√2 r32 = |r32|= a

r31 = r31

¿ r31∨¿¿ =

1

√2 (i + j) r32 = r32

¿ r32∨¿¿ = i

F31 = 1

4 π ϵ 0 q3 . q1r312 r31

= (9.109N .m2

C2)

(4.10−6C ) (2.10−6C )(a√2)2

1

√2 (i + j)

=3.6

√2 (I + j) N

F32 = 1

4 π ϵ 0 q3 . q2r322 r32

= (9.109N .m2

C2)

(4.10−6C ) (−1.10−6C )a2

i

= -3,6 i N

Gaya listrik total pada q3 oleh q1 dan q2 :

F3=F31+¿ F32

= ( 3,6√2−3,6)i +

3,6

√2 j

= (-1.03 i + 2,57 j) N

Besar gaya pada q3 adalah :

F3 = |F3| = √(−1,03)2+(2,57)2

= 7,67 N

Arah gaya F3:

α = arc tg 2,57

−1,03

= 68,160° terhadap sumbu x positif

SOAL TENTANG KUAT MEDAN LISTRIK OLEH BEBERAPA MUATAN TITIK

2. Muatan q1=9µC diletakkan pada pusat koordinat, dan q2=-7µC terletak pada

sumbu x positif berjarak 0,3 m dari pusat koordinat.(lihat gambar)

a. Tentukan besar dan arah kuat medan listrik dititik P

b. Tentukan gaya yangdialami oleh muatan sebesar 2.10−3C jika diletakkan di titik

P

Diketahui:

q1=9µC q2=-7µC r2=0,3 m

Ditanya:

a. Besar dan arah E di P

b. F jika 2.10−3C di titik P

Penyelesaian:

a. Dari gambar terlihat bahwa :

r1 = 0,4 j m

r1 = |r1| = 0,4 m dan r1=r 2

¿ r1∨¿¿= j

r2 = (-0,3 i + 0,4 j)m

r2 = |r2| = 0,5 dan r2=r2

¿ r2∨¿¿=15

(-3i + 4j)

Kuat medan di titik P oleh muatan q1:

E1(P) = 1

4 π ϵ 0 q1r 12 r

= (9.109N .m2

C2)

(9.10−6C )(0,4m)2

j

= 5,06.105 j NC

Kuat medan di titik P oleh muatan q2:

E2(P) = 1

4 π ϵ 0 q2r 22 r2

= (9.109N .m2

C2)

(−7.10−6C )(0,5m)2

(-−35i +45j)

= (1,5i -2,02j).105 j NC

Kuat medan di titik P oleh muatan q1 dan q2 adalah:

E(P) = E1(P) + E2(P)

= ((5,06 j) + (1,5 i - 2,02 j))105 NC

¿(1,5i+3,04 j) .105NC

E(P) = |E(P)|

= √(1,5.105)2+(3,04.105)2

=3,4 .105 NC

Arah θ= arc tg3,04.105

1,5.105

= 64° terhadap sumbu x positif

b. Kuat medan di titik P = E(P) adalah gaya per satuan muatan yang diletakkan

di titik P. Jika di titik P diletakkann muatan sebesar q=2.10−3C maka gaya

yang dialami muatann tersebut adalah:

F = q . E(P)

= (2.105C)[1,51i + 3,04 j]105 NC

=(3 i + 6,08 j)10−3 N

Besar gaya: F = |F|

= √(3.10−3)2+(6,08.10−3)2

= 6,78.10−3N

arah gaya : searah dengan medan (jawab a)

SOAL TENTANG KUAT MEDAN LISTRIK OLEH KAWAT LURUS BERMUATAN

LISTRIK

3. Suatu muatan titik 6µC diletakkan di pusat koordinat dan muatan di titk kedua sebesar -3µC diletakkan pada posisi (9,0)m. Jika titik yang sangat jauh dipilih sebagai acuan nol potensisl listrik,hitunglah:

a. potensial titik total di tiitk P(0,12)mb. kerja yang diperlukan untuk membawa muatan ketiga sebesar 5µC dari

tempat yang sangat jauh ke titik Pc. energi potensial total sistem tiga muatan seperti pada gambar di bawah

Penyelesaian:

Diketahui: q1 = 6.10⁻⁶C, q2=3.10⁻⁶C , q3=5.10-6C

r13=r23=12 m, r12=9 m

Ditanya: a. V(P) b. W c. U

Jawab:

a. Potensial listrik total di P yang dihasilkan oleh 2 muatan titik adalah:

V(P) =1

4 πϵo¿]

= ( 9,109 Nm ²C ²

)[6.10⁻⁶C12

- 3.10⁻ ⁶C12

]

= 2,7.103 volt

b. W= q3 . V(P)

= (5.10-6 C) (2,7.103V)

=13,5.10-2 J

c. U = 1

4 πϵo[ q1.q2r 12

+q1.q3r 13

+q2.q3r 23

]

= 9.109 [(6.10⁻⁶ )(−3.10⁻⁶)

9 +

(6.10⁻⁶ )(5.10⁻⁶)12

+ (−3.10⁻⁶ )(5.10⁻⁶)

15]

=-4,5.10-2

SOAL TENTANG GERAK PARTIKEL MUATAN DALAM MEDAN LISTRIK

4.

Sebuah elektron ditembakan ke daerah yang dipengaruhi medan listrik serba sama seperti gambar di atas. Bila 0 = 5 x 108 m/s, E = 500 N/C dan l = 0,2 m. Tentukan:

a. Percepatan elektron dalam medan listrikb. Waktu yang diperlukan untuk melewati daerah tersebutc. Perpindahn vertikal elektron (y) dalam medan listrikd. Kecepatan elektron pada saat meningglkan medan listrik.

*** Penyelesaian ***

Diketahui : - 0 = 5 x 108 m/s

- E = 500 N/C

- l = 0,2 m

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

+ + + + + + + + + + + + + + + + +

0

(x,y)

-eE m ĵ

10

Ditanya : a. a c. y

b. t d. v

Jawab:

a. a = =

= - 8,78.1013 ĵ m/s2

b. t = = = 4 . 10-10 s

c. y = ½ at2 = ½ (-8,78.1013 m/s2) (4.10-10 s)2

= -7 . 10-6 m

d. vy = ½ at = ½ (-8,78.1013 m/s2) (4.10-10 s)= -1,76 . 104 m/s = -0,00017 . 108 m/s

v = 0 î + vy ĵ

= (5 - 0,00017). 108 m/s

SOAL TENTANG POTENSIAL LISTRIK OLEH BEBERAPA MUATAN TITIK

5. Muatan Q1 sebesar 5μC diletakkan pada sumbu koordinat (2,1) dan muatan Q2 sebesar 10 μC pada sumbu koordinat (2,11). Tentukan besar dan arah medan listrik di titik Q3 pada sumbu koordinat (12,1)!Penyelesaian

Diketahui :

Q1 = 5μC =

Q2 = 10 μC =

Berdasarkan soal, dapat digambarkan grafiknya sebagai berikut :

(-1,6.10-19 C) (500 N/C)

9,11.10-31 kg

ĵ

0,2 m

5 . 108 m/s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Ditanya : Besar dan arah medan listrik di titik Q3

Dijawab : Kuat medan listrik di titik Q3 Oleh muatan Q1

= . .

=

=

=

=

=

= . .

= . .

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Q1 = 5μCQ3 = ?

Q2 = 10μC

= .

= .

a) Kuat medan listrik di titik Q3 oleh muatan Q2

= . .

=

=

=

=

=

=

=

=

= . .

= . .

= . . .

= . .

= .

Kuat medan di titik Q3 oleh muatan di Q1 dan Q2

= +

= . + .

= .

= .

= .

=

=

=

= 699,168

b) Arah medan listrik di titik Q3

arah = arc tg

= arc tg 0,414

= 22,5 o terhadap sumbu x positif

SOAL TENTANG POTENSIAL LISTRIK DI SUATU DAERAH YANG

DIPENGARUHI OLEH MUATAN TERDISTRIBUSI

6. Diketahui bahwa potensial listrik di suatu daerah yang dipengaruhi oleh muatan

yang terdistribusi dapat dinyatakan sebagai V=4x2y + 3y2 yz. Tentukan kuat medan

listrik di daerah tersebut!

Penyelesaian :

Diketahui : V=4x2y + 3y2 yz

Ditanyakan : E

Jawab :

Komponen-komponen kuat medan listrik di daerah yang diminta dpat dihitung

dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

Ex= - δV = - δ (4x2y + 3y2 yz) = - δ (4x2y) = - 8xy

δx δx δx

Ey= - δV = - δ (4x2y + 3y2 yz) = - (4x2 + 6y + z)

δy δy

Ez= - δV = - δ (4x2y + 3y2 yz) = - δ (xy) = - y

δz δz δz

Jadi, Ē = Ex Î + Ey ĵ + Ez R = - 8xy Î - (4x2 + 6y + z) ĵ – y R

SOAL TENTANG KUAT MEDAN LISTRIK OLEH CINCIN BERMUATAN

1. Sebuah cincin berjari-jari 0.1m dengan kerapatan linier. Jika muatan cincin

adalah 5µC tentukan kuat medan listrik yang dihasilkannya di titik P yang

terletak pada sumbu cincin yang berjarak 1 m dari pusat cincin.

Diketahui:

jari-jari cincin(a) = 0,1 m

muatan (q) = 5 µC

jarak dari pusat(b) = 1 m

Ditanya:

Kuat medan di titik P E(P)=?

Jawab:

E(P) = 1

4 π ϵ 0

qb

(a2+b2)3 /2 K

E(P) = 9.109N .m2

C2 5 .10−6C .0,4m(0.32+0.42)3/2

K

E(P) = 18.103

0.125K

E(P) = 14,4.104K NC

SOAL TENTANG HUKUM GAUSS

2. Sebuah muatan listrik sebesar 1,77 x 10-8 C berada di udara yang mempunyai permitivitas 8,85 x 10-12 C2/Nm2. Tentukan jumlah garis gaya listrik yang menembus seluruh permukaan muatan tersebut

Penyelesaian

Diketahui :

= 1,77 x 10-8 C

ε0= 8,85 x 10-12 C2/Nm2

Ditanya : Jumlah garis gaya listrik (Ф)

Dijawab :

Ф = = = Weber

SOAL TENTANG POTENSIAL LISTRIK DI TITIK SUMBU KAWAT LINGKARAN

BERMUATAN SERBA SAMA

3. Tentukan potensial listrik di titik P yang terletak pada sumbu kawat lingkaran bermuatan serba sama dengan muatan total 5 μCoulomb dan jari-jari 6 m. Tentukan pula kuat medan listrik di titik P yang berjarak 8 m dari sumbu kawat.

*** Penyelesaian ****

Diketahui: - Q = 5 C

- a = 6 m- x = 8 m

Ditanya: a. V(P)

b. E(P)

Jawab:

SOAL TENTANG POTENSIAL LISTRIK DI TITIK SUMBU SUATU PIRINGAN

BERMUATAN SERBA SAMA

4.

Hitung muatan yang terdapat pada cincin tersebut jika diketahui jari-jari dari cincin itu yang tebalnya 2? Penyelesaian:Diketahui: σ = 3; л =3,14 ; r= 6 ; dr =2Ditanya: dqJawab:

dq = σ2лr dr

= 3.2.3,14.6.2

= 226,08

SOAL TENTANG INDUKSI MAGNET PADA TITIK-TITIK YANG BERJARAK

TERHADAP SUMBU KAWAT LURUS DENGAN ARUS LISTRIK TERDISTRIBUSI

SECARA MERATA

5. Sebuah kawat berada pada sumbu x dialiri arus listrik sebesar 2 A searah dengan sumbu x positif . Tentukan besar dan arah medan magnet dititik P yang berada pada sumbu y berjarak 4 cm dari pusat koordinat 0 ( lihat gambar) ?

Dijawab : Dketahui : I = 2 Aa = 4 . 10 – 2 m

Ditanya : Besar dan arah B ….. ?Dijawab :

 

Form Laporan

FISIKA TEKNIK

Judul Tugas : HUKUM COULOMB, MEDAN LISTRIK, MEDAN MAGNET, POTENSIAL LISTRIK

Tanggal Tugas : 24 Oktober 2008

Nama/NIM : M. Aziz (S1 PTI – 108533414502)

Dewi Nurfitri O. (S1 PTI – 108533414505)

Okta Dhirga S. (S1 PTI – 108533414509)

Harwi Penda (S1 PTI – 208533414717)

Retno Indah R. (S1 PTI – 208533414723)

Offering : B