Hukum Coulomb dan Intensitas Medan Listrik

Hukum Eksperimental Coulomb1. Sejarah singkat Terdapat catatan tahun 600 S.M. Manusia mengenal

listrik statis. Namun masih dianggap sihir Dr. Gilbert, seorang fisikawan melakukan eksperimen

serius pertama tentang listrik statis tahun 1600 Lalu Coulumb melakukan serangkaian percobaan dengan

sebuah neraca torsi untuk mencari gaya yang bekerja pada 2 buah benda bermuatan statis

Hukum Eksperimental Coulomb2. Hukum Coloumb Gaya yang terdapat pada di antara 2 buah objek yang sangat kecil, berada di ruang hampa dan saling dipisahakan jarak yang relatif lebih besar dari ukurannya sebanding dengan muatan pada masingmasing objek dan berbanding terbalik dengan kuadarat jarak antara keduanya.

Hukum Eksperimental Coulomb Persamaan matematisnya adalah

N Dimana : o Q1 dan Q2 = nilai positif atau negatif muatan listrik pada kedua objek tadi (Coulomb) o R = jarak antara kedua objek. (m) o k = konstanta kesebandingan (Nm2/c2)

Hukum Eksperimental CoulombNilai konstanta kesetimbangan

Dengan = permitivitas ruang hampa ( 8,854x10-12 ) atau bernilai ( ) Maka dari nilai itu, maka bisa disederhanakan bahwa k = 9x109

Hukum Eksperimental Coulomb R12 = r2-r1 dimana r1 dan r2 merupakan posisi muatan. a12 vektor satuan

F sebagai vektor

Catatan jika Q bermuatan sama maka akan terjadi tolak menolak. Jika Q bermuatan berbeda akan terjadi tarik menarik

Hukum Eksperimental Coulomb Contoh soal : buatlah bentuk vektor dari hukum

coulomb ini dengan meletakan Q1 = 3x10-4 di titik M(1,2,3) dan Q2 = -10-4 di titik N(2,0,5) dalam ruang hampa. Penyelesaian. R12 = (2-1)i + (0-2)j + (5-3)k = i-2ja+2k Lalu |R12| = 3 maka a12 = 1/3 (i-2ja+2k)

Hukum Eksperimental Coulomb F21 =

x (1/3 (i-2ja+2k))

= -10(i-2ja+2k) N F12 = - F21 = 10(i-2ja+2k) N

Intesitas Medan Listrik Muatan Q1 memiliki medan gaya di sekitarnya. Hal ini

dibuktikan dengan muatan uji q. Gaya yang bekerja pada muatan q adalah

lalu gaya pada setiap muatan listrik per satuan atau

intensitas medan listrik (E) adalah

Intesitas Medan Listrik Misalkan Q berada di tengah-tengah lingkaran, makan

R adalah jari-jari lingkaran (r). Dan vektor satuan adalah Maka persamaan ini menjadi r merupakan vektor xi + yj + zk makan bisa ditulis

Intesitas Medan Listrik Jika muatan positif, maka medan vektor akan keluar Jika muatan negatif, maka medan vektor akan masuk

Intesitas Medan Listrik Medan listrik bersifat linier. Ketika kita mencari besar

resultan medan listriknya dari n muatan di titik r, maka

Intesitas Medan Listrik Contoh soal : Berapa resultan muatan listrik di titik pusat jika

terdapat q1 = 10nC di posisi (1,1,-1) dan q2 = 20nC di posisi (-1,-1,1). a1 = i + j k dan a2 = -i j + k

Maka hasilnya adalah -90 i 90j + 90k

Medan Akibat Distribusi Muatan Volum Kontinu Jika terdapat sebuah benda yang terdiri dari banyak

muatan titik yang sangat rapat, dapat di anggap bahwa tidak ada jarak antar muatan. Suatu benda yang terdiri dari banyak muatan titik memiliki rapat muatan tertentu. Rapat muatan titik memiliki persamaan dengan massa jenis.

Medan Akibat Distribusi Muatan Volum Kontinu Jika dianggap rapat muatan adalah

, maka jika kita meninjau sebagian kecil dari muatan tersebut : sehingga :maka:

Contoh soal Silinder memiliki jari-jari 1 cm dan tinggi z=2

cmsampai z=4 cm. Benda tersebut kerapatan muatan sebesar . Tentukanlah besar muatan yang ada pada benda tersebut

Pembahasanmaka dapat dituliskan :dengan mengintegralkan

selanjutnya mengintegralkan z

mengintegralkan r