dengan dimana adalah vektor satuan arah radial keluar. F r q q

Transkripsi

1 MEDAN LISTRIK 1

2 2.1 Medan Listik Gaya Coulomb di sekita suatu muatan listik akan membentuk medan listik. Dalam membahas medan listik, digunakan pengetian kuat medan. Untuk medan gaya Coulomb, kuat medan listik adalah vekto gaya Coulomb yang bekeja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini, dan dinyatakan dengan E. 2

3 Muatan yang menghasilkan medan listik disebut muatan sumbe. Misalkan muatan sumbe beupa muatan titik q. Kuat medan listik yang dinyatakan dengan pada suatu vekto posisi E tehadap muatan sumbe tsb, adalah medan pada satu satuan muatan uji. Bila kita gunakan muatan uji sebesa q 0 pada vekto posisi elatif tehadap muatan sumbe, kuat medan E haus sama dengan ˆ F q q E, 1 q 4 2 dimana adalah vekto satuan aah adial kelua. 0 ˆ 3

4 4 Muatan sumbe q beupa muatan titik sehaga q dan teletak pada posisi. Titik P beada pada posisi, sehingga posisi elatif P tehadap muatan sumbe adalah. Vekto satuan aah SP hauslah sama dengan. Jadi kuat medan listik pada titik oleh muatan titik q pada, haus sama dengan atau 4 1 q E q E E S P y x q

5 Contoh 1 : Misalkan muatan sumbe adalah suatu muatan titik pada koodinat S1,4 dan tentukan kuat medan di P5,1. Jika besa muatan sumbe adalah q = 2 C dan posisi koodinat dinyatakan dalam mete. 5

6 2.2 Gaisgais gaya E E 6

7 2.3 Medan Listik oleh Distibusi Muatan Titik 1 q1 2 3 q2 q3 P Misalkan muatan sumbe tedii atas 3 muatan titik q1, q2 dan q3. Gaya esultan pada muatan uji q pada titik P adalah supeposisi gaya pada q oleh masingmasing muatan sumbe. Bila kuat medan pada titik P vekto posisi oleh q1 saja adalah E, dan kuat medan oleh q2 saja adalah, 1 dan oleh q3 saja adalah E E 2, kuat medan esultan pada 3 titik P adalah E E E E

8 8 Bila ada N buah muatan titik sebagai sumbe, dengan muatan sumbe qi ada pada vekto, medan esultan pada vekto posisi adalah Pehatikan, jumlahan pada pesamaan di atas adalah jumlahan vekto. N i i i i N i i q E E i

9 2.4 Medan Listik oleh Distibusi Muatan Kontinu Jika distibusi muatan tesebut adalah kontinu, maka medan yang ditimbulkannya di setiap titik P dapat dihitung dengan membagi elemen2 yang sangat kecil dq. Medan de yang ditimbulkan oleh setiap elemen akan dihitung, dengan mempelakukan elemen2 tsb sebagai muatan titik. de dibeikan oleh 1 dq de ˆ Dimana adalah jaak dai elemen muatan dq ke titik P. medan esultan kemudian dicai dai pinsip supeposisi dengan menjumlahkan kontibusi2 medan yang ditimbulkan oleh semua elemen muatan, atau E de 9

10 Contoh 2 : Dipol listik. Sebuah muatan positif dan sebuah muatan negatif mempunyai besa q yang sama. Beapakah besa medan E yang ditimbulkan oleh muatan2 ini pada titik P, sejaak sepanjang gais pembagi tegak luus dai gais yang menghubungkan muatan2 tsb? Anggap >> a. q a θ P q a θ E 2 E θ E 1 10

11 Contoh 3 : Gamba di bawah ini mempelihatkan sebuah muatan q 1 =1,0 x 10 6 C 10 cm dai muatan q 2 =2,0 x 10 6 C. Di titik manakah pada gais yang menghubungkan keduadua muatan tesebut medan listiknya sama dengan nol? x q 1 P q 2 l 11

12 Contoh 4 : Gais muatan tak behingga. Gamba di bawah ini mempelihatkan sebagian dai gais muatan tak behingga yang apat muatan linienya yakni, muatan pesatuan panjang, diuku dalam C/m mempunyai nilai konstan λ. Hitunglah E sejaak y dai gais tesebut. de de x de y θ P θ y x 0 dx 12

13 Contoh 5 : Medan listik diantaa platplat sebuah osiloskop sina katoda adalah 1,2 x 10 4 N/C. Beapakah simpangan yang akan dialami oleh sebuah elekton jika elekton tesebut masuk pada aah tegak luus kepada medan dengan enegi kinetik sebesa 2000 ev. Panjang bagian yang membuat penyimpangan adalah 1,5 cm. 13

14 Latihan Soal! Hitunglah a medan listik E di udaa pada jaak 30 cm dai sebuah muatan titik q 1 = 5x10 9 C, b gaya pada suatu muatan q 2 4x10 10 C yang ditempatkan 30 cm dai q 1, dan c gaya pada muatan q 3 = 4x10 10 C yang ditempatkan 30 cm dai q 1 dimana q 2 tidak ada. Tiga muatan ditempatkan pada tiga sudut sebuah buju sangka sepeti pada gamba. Setiap sisi bujusangka adalah 30 cm. Hitunglah E pada sudut ke empat! Beapakah gaya yang dibeikan oleh muatan 6μC pada sudut yang kosong tesebut? 8μC 5μC 4μC Tedapat dua buah bola kecil bemuatan, q 1 = 20x10 8 C dan q 2 = 5x10 8 C. Tentukan a medan listik E pada titik P, b gaya pada muatan 4x10 8 C yang ditempatkan pada P, dan c posisi dimana medan listik nol jika tidak ada muatan 4x10 8 C. q 1 q 2 5 cm P 5 cm 14