Listrik StatisFisika Teknik 2

Pertemuan 1

Dosen : Y. Anton Nugroho

1

Tata Tertib PembelajaranMahasiswa berpakaian rapi dan sopan.Materi dan tugas dapat di Download di Blog

saya www.yohanesanton.blogspot.comTidak diperkenankan untuk copy paste materi kecuali untuk file ukuran besar

Diwajibkan membawa kalkulator sebagai alat bantu perhitungan

Keterlambatan mahasiswa maksimal 30 menit. Lebih dari itu tidak diabsen.

2

Literatur Douglas C Giancoli, 1987, FISIKA Untuk Sains dan Teknologi Jilid 2 Bruce M.M &

Rollie J.M.; University Chemistry; Singapore. Tipler, 2001, FISIKA Untuk Sains dan Teknologi Jilid 2, Erlangga, Jakarta  Mikrajuddin Abdullah, Diktat Fisika 2, ITB

3

FenomenaPercobaan penggosokan sutera / kain ke

penggaris, kayu, balon, gelas. Suatu pengamatan dapat memperlihatkan

bahwa bila sebatang gelas digosok dengan kain wool atau bulu domba; batang gelas tersebut mampu menarik sobekan-sobekan kertas. Ini menunjukkan bahwa gelas timbul muatan listrik.

4

5

Sifat Muatan Listrik“Dua muatan yang sejenis (kedua-duanya positif atau kedua-duanya negatif) saling tolak menolak; sedangkan  dua muatan yang tidak sejenis (yang satu positif dan yang lain  negatif) akan saling tarik menarik ”.

6

DefinisiMuatan listrik (Q) adalah muatan dasar yang dimiliki

suatu benda. Satuan Q adalah coulomb, yang merupakan 6.24 x 1018

muatan dasar. Q adalah sifat dasar yang dimiliki oleh materi baik itu

berupa proton (muatan positif) maupun elektron (muatan negatif).

Muatan listrik total suatu atom atau materi ini bisa positif, jika atomnya kekurangan elektron. Sementara atom yang kelebihan elektron akan bermuatan negatif.

Besar muatan tergantung kelebihan / kekurangan elektron ini, muatan materi/atom merupakan kelipatan dari satuan Q dasar. Dalam atom yang netral, jumlah proton = jumlah elektron yang mengelilinginya

7

Teori AtomTahun 1914, percobaan yang dilakukan oleh

fisikawan Rutherford, Moseley, Franck dan Hertz berhasil membangun model struktur atom sebagai inti atom bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron bermassa kecil.

8

Jumlah proton di dalam inti atom = nomor atom Z dari inti

Massa proton = 2000 kali massa elektronMuatan listrik dinyatakan dalam satuan coulomb.Muatan proton (e) = muatan elektron (-e)Satuan dasar muatan listrike = 1,60 x 10-19 CNomor atom dapat dilihat pada

http://id.wikipedia.org/wiki/Daftar_unsur_menurut_nomor_atom

9

10

Bilangan Avogadro (lambang: L, atau NA), juga dinamakan sebagai tetapan Avogadro atau konstanta Avogadro, adalah banyaknya "entitas" (biasanya atom atau molekul) dalam satu mol.

Karena satu kilomol hydrogen beratom tunggal terdiri atas 6,02 x 1023 partikel (bilangan Avogadro) dan massanya 1,008 kg, maka jumlah atom berdasarkan tetapan avogadro adalah 6,02 x 1023 atom/mol.

11

ContohSebuah uang tembaga (Cu) memiliki massa 3

gramNomor atom tembaga Z = 29 nomor atom

massa 63,5 g/mol (lihat pada tabel)Berapa jumlah muatan elektron yang ada

dalam tembaga tersebut ?

12

KonduktorKonduktor adalah bahan yang mudah menghantarkan arus listrik. Bahan konduktor memiliki hambatan kecil karena hambatan jenisnya kecil. Bahan konduktor memiliki elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya terhadap inti atom lemah. Dengan demikian, apabila ujung-ujung konduktor dihubungkan dengan tegangan kecil saja elektron akan bergerak bebas sehingga mendukung terjadinya aliran elektron (arus listrik) melalui konduktor.

13

Isolator Isolator merupakan bahan yang sulit menghantarkan arus listrik.

  Bahan isolator memiliki hambatan besar karena hambatan jenisnya besar. Bahan isolator memiliki elektron-elektron pada kulit atom terluar yang gaya tariknya dengan inti atom sangat kuat. Apabila ujung-ujung isolator dihubungkan dengan tegangan kecil, elektron terluarnya tidak sanggup melepaskan gaya ikat inti.  Oleh karena itu, tidak ada elektron yang mengalir dalam isolator, sehingga tidak ada arus listrik yang mengalir melalui isolator.

14

Kuantisasi Muatan Listrik Dari eksperimen diketahui bahwa muatan

yang dikandung suatu benda merupakan kelipatan bulat dari muatan elementer (yang diberi simbol e). Besar muatan elementer (muatan elektron atau proton) adalah:

e =1,60 x 10-19 C Nilai ini 1 C ekuivalen dengan kuantitas

muatan yang dibawa oleh 6,25 x 1018

elektron.

15

Hukum CoulombPada jarak yang tetap, besarnya gaya

berbanding lurus dengan hasil kali muatan dari masing - masing muatan.

Besarnya gaya tersebut berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.

Gaya antara dua titik muatan bekerja dalam arah sepanjang garis penghubung yang lurus.

Gaya tarik menarik bila kedua muatan tidak sejenis dan tolak menolak bila kedua muatan sejenis.

16

Hukum Coulomb dinyatakanInteraksi elektrostatik antara dua partikel bermuatan sebanding dengan muatan keduanya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara keduanya, dan arahnya segaris dengan garis hubungan kedua muatan.

17

r adalah vektor satuan yang arahnya dari q menuju q’

=

• • permisivitas

ruang hampa

18

Gaya Coulomb antara 2 titik

19

20

CONTOH Contoh muatan q1 = 2 mC berada pada

koordinat (0,3) m dan muatan q2 = 4 mC berada pada koord (4,6) m. Lihat Gambar 1.4. Berapa gaya yang dilakukan muatan q1 pada muatan q2?

21

penyelesaian

22

Latihan 2 Tentukan besar gaya Coulomb pada

electron atom hydrogen yang dilakukan oleh proton di inti. Anggaplah bahwa electron mengelilingi proton pada jarak r = 0,53 A. Besar muatan elektron dan proton adalah 1,6 × 10-19 C

23

JAWAB

24

Gaya Coulomb sejumlah muatan

merupakan jumlah vector gaya yang dilakukan oleh sejumlah muatan lainnya. Misalkan kita memiliki muatan q1, q2, q3, q4. seperti pada gambar

25

26

27

28

29

Contoh30