MEDAN LIST S RIK O eh : S b a a b r a Nu N r u oh o m h an a, n M. M Pd

Transkripsi

1 MEDAN LISTRIK Oleh : Saba Nuohman, M.Pd Ke Menu Utama

2 Pehatikan Video Beikut: Mengapa itu bisa tejadi?

3 Muatan Listik Penjelasan seputa atom : Diamete inti atom Massa potonmassa neton Massa elekton Muatan elekton : - cm :, kg : 9,. -3 kg :, coulomb

4 Kondukto dan Isolato Logam meupakan kondukto; dapat menghantakan muatan atau meneuskan muatan. Kaet, plastik, kaca meupakan isolato; tidak dapat menghantakan atau meneuskan muatan. Robet A Milikan ( ) dengan ekspeimen tetes minyak Milikan, teamati muatan listik hanya mungkin mempunyai haga bilangan bulat dikalikan suatu muatan elemente e. Kenyataan ini dikenal sebagai kuantisasi muatan patikel dasa yang bemuatan e Elekton.

5 Hukum Coulomb

6 Hukum Coulomb Gaya inteaksi antaa dua benda titik bemuatan listik sebanding dengan muatan masing-masing dan bebanding tebalik dengan kuadat jaak antaa kedua muatan. Gaya inteaksi taik-menaik bila belaianan tanda (muatan) dan tolakmenolak jika memiliki tanda (muatan) yang sama. F q q F k q q Neaca Punti

7 k k 4π 8,854 8,988 9 N.m /C N.m 9. 9 /C N.m /C Dalam kajian elektostatik, kita akan beuusan dengan muatan pada ode mico atau bahkan nano coulomb. Anda bayangkan, seandanya saja ada dua buah muatan sebesa C tepisah sejauh m, maka akan menyebabkan munculnya gaya coulomb sebesa 9 9 N (kia-kia sejuta ton) Anda juga pelu tahu, untuk mempeoleh muatan sebesa C, kita kia-kia membutuhkan elekton sejumlah 6 8. (ingat e hanya bemuatan,6-9 )

8 Gaya Coulomb y ε F q q F Pemitivitas Ruang Hampa / 8, NM /c ˆ Selisih vekto posisi q tehadap q adalah. Maka aah vekto gayanya adalah : F F q q q q 3 ˆ v

9 Contoh : Muatan q -3 c pada koodinat (,3) dan q c pada koodinat (4,). Posisi dalam mete, cai gaya coloumb pada muatan q dan q!

10 Gaya Coulomb Oleh Bebeapa Muatan y y q q q q q q q q 3 Vekto posisi q,q, q 3 dan q 4 Selisih vekto posisi q tehadap q, q 3 dan q 4 Resultan gaya yang dialami q oleh q, q 3 dan q 4 adalah : F F + F 3 + F 4

11 Contoh : Muatan q µc pada koodinat (,3), q - µc pada koodinat (,4) dan q 3 µc pada koodinat (4,). Hitung gaya coulomb yang dialami muatan q.!

12 Medan Listik Medan adalah suatu besaan yang mempunyai haga pada titik dalam uang. Gaya coloumb di sekita suatu muatan listik juga membentuk medan yaitu medan gaya listik atau medan listik. Kuat medan listik adalah vekto gaya coulomb yang bekeja pada satu satuan muatan yang diletakan pada suatu titik dalam medan listik tesebut. Jadi : Bila muatan beupa muatan titik : E( ) F(, q) E( ) q F E > q q ˆ F q E

13 F k Qq ++Q++ +q P F E ( ) F q E ( ) k Q

14 q E( ) 4 πε ˆ

15 + FqE E F-qE - E

16 y q + ( ) p E Medan listik di titik p, yang diakibatkan oleh muatan q. v E p E 4 πε q q 4 3 ( ( ) ) Contoh : Diketahui buah muatan q µc pada koodinat (,4)cm dan q 5 µc pada koodinat (-5,)cm. Suatu titik P beada pada posisi (,-)cm. Tentukan kuat medan listik di titik P akibat buah muatan di atas!

17 Medan sebuah cincin bemuatan a Q ds dq + a α X de Y p dex α de Sebuah kondukto bebentuk cincin dengan jai-jai a mengangkut muatan total Q yang tedistibusi homogen di sekelilingnya. Cailah medan listik di sebuah titik P yang teletak pada sumbu cincin itu sejauh dai pusatnya!

18 Penyelesaian : Diambil satu segmen cincin ds yang di dalamnya mengandung muatan sejumlah dq sehingga akan mengakibatkan medan listik di titik P sebesa de. Ingat pesamaan umum E : E( ) q ˆ Untuk kasus di atas, maka : de 4 πε dq + a

19 Komponen de tedii dai de dan dey; dalam kasus ini dapat dilihat bahwa komponen y akan saling belawanan dai masing-masing segmen ds, sedangkan komponen beada pada aah yang sama sehingga akan saling menjumlahkan. Maka dai itu, E untuk kasus ini hanya memiliki satu komponen E de de E y, kaena saling menghilangkan, Jelaskan!! de cosα E 4 πε Sehingga : E iˆ ( ( dq + a ) dq + a ) ( 3/ Q + a dq + a Untuk yang sangat jauh ( Q E iˆ 3/ ) 3/ iˆ + a >> a), maka : Jadi untuk yang sangat jauh, besanya E mengikuti pesamaan umum medan listik akibat suatu muatan q.

20 Medan sebuah gais bemuatan y y a dq dy y + y α X de Y p dex α de Muatan listik positif Q didistibusikan meata sepanjang sebuah gais yang panjangnya a yang teletak sepanjang sumbu y diantaa y-a dan y+a. -a Cailah medan listik di sebuah titik P yang teletak pada sumbu sejauh dai titik asalnya!

21 Penyelesaian : Diambil satu segmen gais dy yang di dalamnya mengandung muatan sejumlah dq sehingga akan mengakibatkan medan listik di titik P sebesa de. Ingat pesamaan umum E : E E( ) q ˆ Untuk kasus di atas, maka : de 4 πε dq + y

22 Keapatan dq de de E Komponen de tedii dai de dan dey; dalam kasus ini dapat dilihat bahwa komponen y akan saling belawanan dai masing-masing segmen dy, sedangkan komponen beada pada aah yang sama sehingga akan saling menjumlahkan. Maka dai itu, E untuk kasus ini hanya memiliki satu komponen E Qdy λ dy a Q dy a ( + de muatan cos α Q a a a λ y Q 4 πε ( ) Q dy + y Q + a Q E iˆ + a Untuk yang sangat jauh Q E iˆ / a a ( ) ( dy + y 3 / >> ) y), 3 / maka : Jadi untuk yang sangat jauh, besanya E mengikuti pesamaan umum medan listik akibat suatu muatan q. Coba cai medan pada kasus tesebut apabila panjang kawat tak tehingga!!!

23 Gais Gaya Di sekita muatan listik, baik muatan positif maupun negatif timbul gais gaya. Kuat medan listik pada suatu titik menyinggung gais gaya. Di tempat yang bemedan kuat gais gaya dilukiskan apat. Bila medan lemah gais gaya dilukiskan enggang Aah medan menyinggung gais gaya listik. Aah gais gaya kelua dai muatan positif 3. Aah gais gaya masuk ke mauatan negatif 4. Kuat medan dinyatakan oleh apat gais gaya

24 Lintasan elekton di sekita medan listik Jika kita meluncukan sebuah elekton ke dalam medan listik dengan kecepatan hoizontal awal V, bagaimanakah pesamaan lintasannya? y FeE e v E e Elekton dilucutkan di antaa dua plat sejaja yang yang bemutan sehingga menghasilkan medan listik ke aah bawah (plat bemuatan negatif). Kaena medan ke aah bawah, maka gaya pada elekton (yang bemuatan negatif) itu adalah ke aah atas. Dengan demikian pecepatan ke aah sumbu dan pecepatan ke aah sumbu y adalah (e) E/m. Ingat bahwa Fma, jadi af/m(e)e/m. Jika pada t, y, v v dan v y, maka pada waktu t :

25 Jika pada t, y, v v dan v y, maka pada waktu t : ee vt dan y ay t t m Dengan mengeliminasi t di antaa pesamaan- pesamaan ini, kita dapati: y ee mv

26 Fluks Listik Jumlah gais gaya dø yang menembus suatu elemen seluas da tegak luus E adalah : dφ E.dA θ dφ E.dA dφ E da cosθ