LISTRIK STATIS. F k q q 1. Gambar. Saling tarik menarik. Saling tolak-menolak. Listrik Statis * MUATAN LISTRIK.

Transkripsi

1 * MUATAN LISTRIK. LISTRIK STATIS Suatu pengamatan dapat mempelihatkan bahwa bila sebatang gelas digosok dengan kain wool atau bulu domba; batang gelas tesebut mampu menaik sobekan-sobekan ketas. Ini menunjukkan bahwa gelas timbul muatan listik. Salah satu sifat muatan listik adalah adanya dua macam muatan yang menuut konvensi disebut muatan positif dan negatif. Inteaksi antaa muatan-muatan dapat dinyatakan sebagai beikut : Dua muatan yang sejenis (keduanya positif atau keduanya negatif) saling tolak menolak; sedangkan dua muatan yang tidak sejenis (yang satu positif dan yang lain negatif) akan saling taik menaik. Pengamatan lain yaitu : benda yang bemuatan listik; muatannya teseba pada pemukaan lua dai benda dan menyebanya muatan listik pada pemukaan lua benda tidak sama ata. Pada pemukaan yang uncing makin apat muatannya. Selain dengan caa menggosok kain wool pada batang kaca tesebut, maka salah satu caa untuk membuat benda dapat dijadikan listik adalah dengan caa INDUKSI. * HUKUM COULOM. ila dua buah muatan listik dengan haga q dan q, saling didekatkan, dengan jaak pisah, maka keduanya akan saling taik-menaik atau tolak-menolak menuut hukum Coulomb adalah: ebanding luus dengan besa muatan-muatannya dan bebanding tebalik dengan kuadat jaak antaa kedua muatan. F k q q. = Gamba. Saling taik menaik. Saling tolak-menolak.

2 Konstanta pembanding ( k ) haganya tegantung pada tempat dimana muatan tesebut beada. ila pengamatan dilakukan diuang hampa/udaa; besa k dalam sistem SI adalah: k= 9 x 0 9 Nm /Coulomb Haga pastinya : k = π = pemitivitas udaa atau uang hampa. dalam satuan cgs ; k= dyne cm /statcoulomb F q k MKS - SI newton mete coulomb c g s dyne centimete statcoulomb Catatan : Untuk medium selain udaa, maka haga k juga lain. Sebab tegantung dai (pemitivitasnya). Coulomb = statcoulomb. Kaena F adalah vekto, maka bila gaya esultan yang disebabkan oleh 3 titik muatan, penjumlahannya juga memenuhi atuan vekto. 0 = 8,85 x 0 - Coulomb / newton m * MEDAN LISTRIK. Medan listik adalah daeah dimana pengauh dai muatan listik ada. esanya kuat medan listik ( E ) pada suatu titik di sekita muatan listik (Q) adalah : Hasil bagi antaa gaya yang dialami oleh muatan uji q dengan besanya muatan uji tesebut. Antaa +Q dan -Q ada gaya taik menaik sebesa : F = k Qq sehingga besanya kuat medan listik di titik p adalah F E = = ( k Qq ) / q q E = k Q Kuat medan listik (E) adalah suatu besaan vecto. Satuan dai kuat medan listik adalah Newton/Coulomb atau dyne/statcoulomb.

3 ila medan di sebuah titik disebabkan oleh bebeapa sumbe; maka besanya kuat medan total dapat dijumlahkan dengan mempegunakan atuan vekto. Aah dai kuat medan listik; bila muatan sumbenya positif maka meninggalkan dan bila negatif aahnya menuju. Gamba Contoh kuat medan listik.. Kuat medan listik yang disebabkan oleh bola beongga bemuatan. - dititik R; yang beada didalam bola E R =0. Sebab di dalam bola tidak ada muatan. - dititik S; yang beada pada kulit bola; Es = k Q R Q = muatan bola ; R = jai-jai bola - dititik P; yang beada sejauh tehadap pusat bola. Ep = k Q ila digambakan secaa diagam dipeoleh. * E R = 0 * Es = k Q * Ep = k Q R

4 . ila ola pejal dan muatan teseba meata di dalamnya dan dipemukaannya ( Muatan total Q ). esanya kuat medan listik di titik P dan S sama sepeti halnya bola beongga bemuatan; tetapi untuk titik R kuat medan listiknya tidak sama dengan nol. E R =0 ila titik R bejaak tehadap titik pusat bola, maka besanya kuat medan listiknya : E = k Q R.3 R = jaak titik R tehadap pusat bola R = jai-jai bola. 3. Kuat medan disekita pelat bemuatan. Ep = σ 0 - muatan-muatan pesatuan luas pelat ( σ = Q A ) ila pelat sejaja; dengan muatan sama besa; tetapi belawanan tanda. E = P E + E σ σ = + E P = σ Untuk titik P yang tidak di antaa kedua pelat. E = 0

5 GARIS GAYA. Suatu gais gaya (dalam suatu medan listik) ialah: Gais khayal yang ditaik sedemikian upa sehingga aahnya pada setiap detik (yaitu aah gais singgungnya) sama dengan aah medan pada titik tesebut. ebeapa sifat dai gais gaya adalah : Gais gaya beasal dai muatan positif dan beakhi pada muatan negatif. Gais gaya tidak mungkin pepotongan satu sama lain. anyaknya gais gaya pesatuan luas yang menembus suatu pemukaan (yang tegak luus aah medan) pada tiap-tiap titik, sebanding dengan kuat medan listiknya. Ν = Jumlah gais gaya. N A n. E = 0 Α n = Luas pemukaan tegak luus aah medan yang ditembus oleh gais gaya. 0 = Konstanta pembanding. Ε = Kuaat medan listik. Pembanding gais gaya yang timbul dai suatu muatan q, tepat sama dengan q itu sendii. N = 0 En A = q N = jumlah gais gaya yang kelua dai muatan q. q = banyaknya muatan.

6 HUKUM GAUSS. Jumlah gais gaya total/flux listik (yang masuk dan kelua) dalam suatu pemukaan bola sebanding dengan jumlah muatan total yang tedapat didalam bola tadi. 0 ( E. A n ) = q 0 = pemitivitas listik. ( E. A n ) = jumlah total gais gaya (flux listik). q = jumlah total muatan yang ada dalam bola. * POTENSIAL LISTRIK esanya usaaha yang dipegunakan untuk memindahkan muatan q dai titik a dengan jaak A ke titik dengan jaak adalah : ila A = maka W ~ > =. WA > = k. Q. q.( ) k Q. q Usaha untuk membawa muatan sebesa q dai ~ ke titik yang jaaknya tehadap titik Q adalah enegi potensial dai q yang teletak di dai muatan Q. E P k Q. = q = π 4 0 A Q. q. * POTENSIAL LISTRIK Potensial listik disuatu titik P yang bejaak tehadap muatan Q adalah : esanya enegi potensial listik (E P ) di titik P pesatuaan muatan di titik P tesebut. E V k Q q P. = = q. q V = k Q = π 4 0 Q.

7 Sehingga usaha yang dipelukan untuk membawa muatan listik sebesa q dai titik A ke titik adalah: WA > = q.( v v A ) Satuan dai potensial listik adalah Joule/Coulomb = Volt atau dalam cgs dinyatakan dalam statvolt. Volt = /300 stat Volt. * POTENSIAL OLA YANG ERMUATAN LISTRIK. ola A yang bejai-jai R mete bemuatan q Coulomb. Titik L yang beada di pemukaan bola mempunyai potensial: V = k. q L R Titik M yang beada di lua bola ( mete dai pusat bola) mempunyai potensial : V = k. q M Titik K yang beada di dalam bola mempunyai potensial yang sama dengan potensial di pemukaan bola. Secaa ingkas dapat digambakan dalam diagam beikut : V K = V L = potensial bola = k. q R V = k. q M

8 * IDANG POTENSIAL Adalah tempat kedudukan titik-titik yang bepotensial sama. idang ini memotong gaisgais gaya secaa tegak luus; untuk memindahkan muatan q di dalam bidang potensial tak dipelukan usaha. Kaena A dan dalam satu bidang ekipotensial. V A = V W A-----> = q ( V - V A ) = 0 * HUKUM KEKEKALAN ENERGI Dalam hukum kekekalan enegi dapat diketahui bahwa: E P + E K = konstan Jika E P adalah enegi potensial listik, maka qv + m. v = konstan qv + m. v = qv + m. v q ( v ) ( v ) m V V = + ( ) ( ) ( ) KAPASITOR

9 Kapasito (kondensato) adalah : alat yang tedii dai dua penghanta bedekatan yang dimaksudkan untuk dibei muatan sama besa dan belawanan jenis. Fungsi dai Kapasito.. Untuk menghilangkan bunga api listik pada angkaian-angkaian yang mengandung kumpaan bila tiba-tiba diputuskan.. Pada angkaian yang dipakai untuk menghidupkan mesin mobil. 3. Untuk mempebesa effisiensi daya tansmisi (penyebaan) aus bolak-balik. 4. Untuk memilih panjang gelombang (tuning) pesawat peneima adio. Setiap kapasito mempunyai kapasitas (C), yaitu pebandingan antaa besa muatan (Q) dai salah satu keping dengan beda potensial (V) antaa kedua keping-kepingnya. C = Q V C = kapasito Q = muatan V = beda potensial satuan = Coulomb/Volt satuan = Coulomb satuan = Volt * KAPASITOR KEPING SEJAJAR Kapasito yang tedii dai buah keping sejaja yang masing-masing luasnya A m tepisah sejauh d mete satu sama lain, bila diantaa kepin-kepingnya hampa udaa, A 0 kapasitasnya (C 0 ) adalah : C0 = d 0 = pemitivitas uang hampa ila di antaa keping-keping kapasito disisipi bahan dielektik. esa kapasitasnya (C) menjadi :

10 . A C = d = pemitivitas bahan dielektik pebandingan antaa C disebut : C 0 KONSTANTA DIELEKTRIK (K). C. A K = = C d X d = A Kaena C selalu lebih besa dai C 0, maka : K selalu > Jadi kapasitas kapasito keping sejaja secaa umum dapat dituliskan : C C K K A 0 = 0. = d * ENERGI SUATU KAPASITOR ERMUATAN. Enegi yang tesimpan di dalam kapasito, bila suatu kapasito dibei muatan adalah : W = Q atau W C = CV * SUSUNAN KAPASITOR. ila bebeapa kapasito yang masing-masing kapasitasnya C,C,C 3,... disusun sei, maka : - Q s = Q = Q = Q 3 =... - V s = V ab + V bc + V cd + V de = C C C C S 3. Kapasito-kapasito yang disusun paalel. ila bebeapa kapasito C,C,C3,... disusun paalel, maka :

11 - eda potensial (Vab) total sama dengan beda potensial masing-masing kapasito. - Qp = Q + Q + Q Cp = C + C + C MERUAH ESARNYA KAPASITAS SUATU PENGHANTAR : Sebuah penghanta bemuatan, potensialnya semakin kecil kalau didekati penghanta lain yang netal. Akan menjadi lebih kecil lagi bila penghanta netal itu dihubungkan dengan bumi. Sebuah penghanta bemuatan, kapasitasnya semakin besa kalau didekati penghanta lain yang netal. Akan menjadi lebih besa lagi bila penghanta netal itu dihubungkan dengan bumi. esanya Potensial Penghanta Gabungan: Apabila dua penghanta bau yang bemuatan saling dihubungkan, tejadi sebuah penghanta bau yang kapasitasnya sama dengan jumlah kapasitas penghanta masingmasing. Untuk dua penghanta yang belum dihubungkan belaku : Q = C V atau Q = C V Setelah dihubungkan : (Jumlah Muatan Tidak eubah) Q + Q = C V atau : C V + C V = C V + C V = ( C + C ) V V = C V C + C V + C ---ooo--- Penghanta yang dibentuk sedemikian upa sehingga mempunyai kapasitas besa disebut kondensato (kapasito).

12 (Meupakan susunan dua penghanta yang satu dihubungkan dengan bumi sedang yang lain dibei muatan dan diantaanya ada isolato. MACAM-MACAM KONDENSATOR.. Kondensato ola: Tedii dai dua bola penghanta konsentis A dan, yang bejai-jai R dan R cm. Diantaa kedua bola ada isolato dengan konstanta dielektikum ola lua dihubungkan dengan bumi, sedangkan bola dalam dibei muatan melalui kawat k. Di A akan tedapat muatan +Q dan di tedapat muatan -Q (esultan=0). Kondensato pelat (keping sejaja) Medan antaa pelat-pelat kondensato homogen, bila jaak antaa pelat kecil dan pelat besanya selalu sama. 3. idang Fanklin : Tedii dai lempeng kaca yang kedua sisinya dilapisi dengan timah putih. Antaa lempeng kaca dan timah putih dibei lapisan penis. (Meupakan kondensato data). 4. otol Leiden : otol gelas dengan lapisan dalam a dan lapisan lua b yang tebuat dai timah putih. Antaa kedua lapisan itu dilapisi penis tipis. Lapisan dalam dihubungkan dengan kepala c sedangkan lapisan lua di bumikan. Melalui kepala c lapisan dalamdibei muatan yang sangat amat besa.

13 Kondensato ini dapat menyimpan muatan yang cukup tinggi kaena isolato gelas cukup besa. 5. Kondensato alok : tedii dai dua bais lapisan lempeng timah putih, yang satu sama lain saling menyisip. Maksudnya dengan volumeyang elatif kecil dapat menyimpan muatan yang elatif besa. 6. Kondensato vaiabel atau puta : Digunakan dalam pealatan adio. entuknya tedii dai dua deet pelat penghanta, pelat-pelat yang satu dapat dimasukkan di antaa pelat-pelat yang lainnya, dai deet yang belainan. Pada gamba mempelihatkan hanya satu deet pelat yang dapat beputa (yaitu deet pelat A) sedangkan deet pelat tetap pada tempatnya. Kalau pelat A diputa ke dalam beati dengan aah yang ditunjukkan dengan panah maka luas S dai kondensato makin besa, jadi juga kapasitasnya makin besa.