Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

MEDAN LISTRIK Dipublikasikan ulang melalui

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "MEDAN LISTRIK Dipublikasikan ulang melalui"— Transcript presentasi:

1 MEDAN LISTRIK Dipublikasikan ulang melalui

2 •Listrik berasal dari kata elektron (dalam bahasa Yunani) yang menyebutkan batu amber yang ketika di gosok akan menarik benda-benda kecil seperti jerami atau bulu. •Jurassic Park ? Medan Listrik, distribusi muatan diskrit

3 •Gilbert, 1600, dokter istana Inggris  electric (membedakannya dgn gejala kemagnetan) •Du Fay, 1700, tolak menolak - tarik menarik  resinous (-), vitreous (+) •Franklin, ilmuwan USA membagi muatan listrik atas dua: positif dan negatif. Jika gelas dengan sutera digosokkan, maka gelas akan bermuatan positif dan sutera akan bermuatan negatif •Millikan, 1869 – 1953, mencari harga muatan paling kecil, percobaan tetes minyak Millikan •Muatan elektron e = 1, C Du Fay Gilbert Millikan

4 •Menurut SI satuan muatan adalah Coulomb (C), yang didefinisikan dalam bentuk arus listrik, Ampere (A). •Muatan sekitar 10 nC sampai 0,1  C dapat dihasilkan dalam laboratorium dengan cara menempelkan benda- benda tertentu dan menggosokkannya. Satuan Standar Internasional

5 •Gaya yg dilakukan oleh satu muatan titik pada muatan titik lainnya bekerja sepanjang garis yang menghubungkan kedua muatan tersebut. Besarnya gaya berbanding terbalik kuadrat jarak keduanya, berbanding lurus dgn perkalian kedua muatan. •Gaya tolak menolak  muatan sama •Gaya tarik menarik  muatan beda •Dengan k = 8, N.m 2 /C 2 Hukum Coulomb

6 painting static charge

7 •Dua muatan titik masing-masing sebesar 0,05  C dipisahkan pada jarak 10 cm. Carilah (a) besarnya gaya yang dilakukan oleh satu muatan pada muatan lainnya dan (b) Jumlah satuan muatan dasar pada masing-masing muatan. •Tiga muatan titik terletak pada sumbu x; q 1 = 25 nC terletak pada titik asal, q 2 = -10 nC berada pada x=2m, dan q 0 = 20 nC berada pada x = 3,5 m. Carilah gaya total pada q 0 akibat q 1 dan q 2. Contoh Soal

8 0, 05C   10 cm q1q1 q2q2 F 21 F 12 Solusi Soal no.1

9 2 m1,5 m q 1 = 25nC q 2 = -10nC q 0 = 20nC F 20 F 10 Solusi Soal no.2

10 •Carilah resultan gaya pada muatan 20  C dalam soal gambar berikut: q1q1 q2q2 q3q3 Soal

11 Solusi Soal

12 •Untuk menghindari kesalahan yang mungkin terjadi dalam konsep gaya maka diperkenalkanlah konsep medan listrik. Dimana: Medan Listrik

13 •Hukum Coulomb untuk E akibat satu muatan titik. •Hukum Coulomb untuk E akibat suatu sistem muatan titik.

14 •Sebuah muatan positif q 1 =+8nC berada pada titik asal dan muatan kedua positif q 2 =+12nC berada pada sumbu x = 4m dari titik asal. Carilah medan lisriknya di sumbu x untuk: –P 1 yang berjarak x=7m dari titik asal. –P 2 yang berjarak x=3m dari titik asal. Contoh Soal

15 3 m + + P1P1 P2P2 4 m 7 m q 1 =8nC q 2 =12nC Solusi soal

16 •Hitunglah nilai E di P 3 ! •Berapa besar sudut yang diciptakan resultan E di P 3 terhadap sumbu x positif. + + q 1 =8nC q 2 =12nC 4 m 3 m E di P 3 ? soal

17 •Garis medan listrik bermula dari muatan + dan berakhir pada muatan – •Garis2 digambar simetris, meninggalkan atau masuk ke muatan •Jumlah garis yang masuk/meninggalkan muatan sebanding dgn besar muatan •Kerapatan garis2 pada sebuah titik sebanding dgn besar medan listrik di titik itu •Tidak ada garis2 yang berpotongan Garis-garis medan listrik

18 •Muatan titik dalam medan listrik akan mengalami gaya qE. •Sehingga percepatan partikel dalam medan listrik memenuhi: •Didapatkan dari: F mekanik = F listrik Gerak Muatan Titik di Dalam Medan Listrik

19 •Sebuah elektron ditembakkan memasuki medan listrik homogen E = (1000 N/C)i dengan kecepatan awal Vo=(2 x 10 6 m/s)i pada arah medan listrik. Berapa jauh elektron akan bergerak sebelum berhenti? soal

20 •Dipol listrik terjadi jika dua muatan berbeda tanda dipisahkan oleh suatu jarak kecil L. •Suatu dipol listrik ditandai oleh momen dipol listrik p, yang merupakan sebuah vektor yang mempunyai arah dari muatan negatif ke positif. • p =q L, untuk gambar kartesian diatas maka p = 2a q i -q+q L p= q L + - Dipol Listrik

21 Hukum Coulomb dan Medan Listrik Hukum Coulomb menjelaskan interaksi antara muatan-muatan listrik r +q 2 F 12 +q 1 F 21 x1x1 x2x2 y2y2 y1y1 r2r2 r1r1

22 Medan listrik pada muatan uji kecil q 2 didefinisikan sebagai gaya listrik pada muatan tsb per besarnya muatan tsb r +q 2 F 12 +q 1 F 21 x1x1 x2x2 y2y2 y1y1 r2r2 r1r1

23 Arah Medan Listrik  Jika muatan sumber muatan positif maka arah garis medan listrik adalah menuju keluar  Jika muatan sumber adalah negatif maka arah garis medan adalah masuk kedirinya sendiri. + _

24 Contoh Tiga buah muatan titik (q 1 =2C, q 2 =-3C, dan q 3 =4) berturut-turut diletakkan pada titik koordinat Cartesius (0,3), (4,0), dan (4,3). Semua koordinat dalam meter. Tentukanlah :  Gaya listrik pada muatan q 2  Medan listrik yang terjadi pada pusat koordinat O.

25 Distribusi Muatan Kontinu P Elemen kecil muatan dq, Elemen kecil volume dV Muatan total Q, Volume total dV r rPrP r P -r Untuk muatan garis dq=  L dl Untuk muatan luas dq=  S dS Untuk muatan volum dq=  V dV Medan listrik akibat dq Medan listrik total akibat Q

26 NextPrev.Main  Materi ini akan membahas tentang medan listrik yang diakibatkan oleh adanya muatan listrik pada ruang hampa.  Perhitungan muatan listrik menggunakan persamaan hukum Coulomb yang telah dimodifikasi sedemikian hingga didapatkan suatu persamaan baru mengenai medan lisitrik  Asumsi muatan listrik berukuran sangat kecil dibandingkan dengan jarak kedua muatan tersebut  Muatan terletak pada ruang hampa udara  Jika jumlah muatan sangat banyak dan sifatnya homogen maka dapat diasumsikan muatan tersebut berdistribusi pada garis, bidang maupun volume

27 NextPrev.Main Definisi  Medan listrik merupakan suatu besaran vektor yang diakibatkan adanya muatan listrik  Medan listrik : suatu daerah yang masih terpengaruh oleh adanya gaya listrik.  Muatan Listrik : Jumlah atau kuantitas listrik yang terdapat pada sebuah benda yang dinyatakan dengan satuan Coulomb (C) yang terdiri dari muatan positif dan negatif serta netral  Vektor posisi : vektor satuan yang arahnya sejajar dengan lintasan (posisi) antara muatan 1 dan muatan 2 yang menimbulkan gaya listrik  Garis gaya listrik : suatu cara untuk menggambarkan arah medan listrik Dalam mempelajari medan listrik perlu diketahui terlebih dahulu definisi yang berkaitan dengan istilah-istilah penting dan mendasar.

28 NextPrev.Main Konsep Dasar  Berdasarkan eksperimen Coulomb didapatkan adanya gaya listrik yang diakibatkan oleh 2 muatan atau lebih  Arah gaya coulomb yaitu searah dengan vektor posisi antara muatan Q1 dan Q2  Dengan melakukan satu modifikasi jika muatan kedua tetap dijaga jaraknya dengan muatan Q1 maka besar gaya coulomb tetap  Tetapi arahnya berubah sesuai dengan perubahan posisi muatan Q2  Jika Q2 posisinya diubah sebesar dan tetap menjaga jaraknya, maka dapat dilihat besar gaya Coulomb tetap hanya arahnya saja yang berubah sesuai dengan perubahan posisi Q2

29 NextPrev.Main Konsep Dasar  Jika muatan Q2 kita jaga jaraknya sama dan hanya posisinya saja yang berubah, maka besarnya gaya akan tetap sama hanya arahnya saja yang berubah Q1Q2 F12

30 NextPrev.Main Konsep Dasar  Karena muatan Q2 muatan kita jaga sama, maka dapat diasumsikan Q2 sebagai Q uji yang nilainya konstasn Q1Q2 F12  Persamaan di atas dapat dimodifikasi menjadi

31 NextPrev.Main Keterangan  K adalah konstanta yang nilainya sama dengan persamaan berikut ini k = 1/4µε 0 ε 0 : permitivitas ruang hampa = 8, C 2 /N m 2  Sehingga k sama dengan adalah  Q adalah muatan listrik  ar : arah medan listrik yang arahnya ke seluruh penjuru  Jika muatan positif maka arah medannya keluar dengan arah radial  Jika muatan negatif arah medan masuk secara sentrifugal  ar = r/|r| untuk arah medan ke suatu titik tertentu

32 NextPrev.Main Ilustrasi  Jika muatan Q positif maka arah medannya adalah keluar ke seluruh penjuru  Jika muatan Q negatif maka arah medannya adalah masuk dari seluruh penjuru +

33 NextPrev.Main Kasus  Q1 sebesar 5 µ C terletak pada titik (0, 3) dan Q2 sebesar – 5 µ C terletak pada titik (4, 0). Carilah besar dan arah F Q1 = 5 µC Q2 = - 5 µC Vektor r1 Vektor r2 F  Karena kedua muatan berlawanan maka muncul gaya tarik menarik  Arah dari Q1 menuju Q2 karena Q1 positif dan Q2 negatif  Jarak Q1 dan Q2 = 5  Besarnya Gaya F = C

34 NextPrev.Main Gaya Oleh Beberapa Muatan  Hukum Coulomb tentang gaya bersifat linear artinya :  Jika terdapat lebih dari 2 muatan listrik, maka gaya yang ditimbulkan dihitung berdasar jumlah total gaya yang diakibatkan oleh masing- masing muatan  Atau F = F12 + F13 + F F1n  F12 : Gaya yang diakibatkan oleh adanya muatan Q1 dan Q2 saja  F13 : Gaya yang diakibatkan oleh adanya muatan Q1 dan Q3 saja  F1n : Gaya yang diakibatkan oleh adanya muatan Q1 dan Qn saja

35 NextPrev.Main Gaya Oleh Beberapa Muatan  Ada 3 buah muatan yaitu Q1 sebesar 2 µC terletak pada titik (0, 3) dan Q2 sebesar – 1 µC terletak pada titik (4, 0) dan Q3 sebesar 1 µC terletak pada titik (0,0). Carilah besar dan arah gaya total yang diakibatkan oleh Q1, Q2 dan Q3 Q1 = 2 µC Q2 = - 1 µC Vektor r1 Vektor r2 F12 Q3 = 1 µC  Muatan Q1 dan Q2 berlawanan shg gaya tarik menarik (F12) arah dari Q1 ke Q2  Muatan Q1 dan Q3 sama shg tolak menolak (F13) arah  Gaya Total F = F12 + F13

36 NextPrev.Main Contoh Soal  Sebuah vektor A = (2ax + 3ay + az) dan B = (ax + ay - az). Hitunglah a.A + B b.B + A c.A – B d.B - A Penyelesaian : a. A + B = (2 + 1)ax + (3 + 1)ay + (1 – 1)az = 3ax + 4ay b. A + B = (1 + 2)ax + (1 + 3)ay + (1 – 1)az = 3ax + 4ay c. A - B = (2 - 1)ax+ (3 - 1)ay+ (1-(-1))az = ax + 2ay + 2 az d. A - B = (1 - 2)ax+ (1 - 3)ay+ (-1-1)az = -ax - 2ay - 2 az

37 NextPrev.Main Tugas  Gambarlah vector-vektor berikut ini pada koordinat kartesius 3 dimensi yang mempunyai besar dan arah sebagai berikut :  Mengacu pada soal No. 1 Hitunglah operasi vector berikut ini a. A + M – H b. A x M c. R. H d. A x (M.H)  Carilah sudut yang dibentuk oleh a. Vektor A dan M b. Vektor M dan H c. Vektor H dan (RxM) d. Vektor A dan (M+H)  Sebuah segitiga yang dibentuk oleh titik-titik A(2, -1, 2), B(-1, 1, 4) dan C(4, 3, -1). Carilah

38 NextPrev.Main Tugas  Carilah sebuah kasus nyata di lapangan yang dapat menerapkan konsep vector  Buatlah 2 soal tentang materi vector (Masing-masing harus berbeda)


Download ppt "MEDAN LISTRIK Dipublikasikan ulang melalui"

Presentasi serupa


Iklan oleh Google