ORANG YANG BERHASIL ITU ADALAH ORANG YANG TIDAK PERNAH MENGENAL KATA MENYERAH DAN PUTUS ASA

PETA KONSEP Listrik Statis Muatan Listrik Positif Negatif HK Coulomb Medan Listrik Potensial Listrik PETA KONSEP

LISTRIK STATIS Tujuan: Pengertian Listrik Statis Sifat-sifat muatan listrik Terjadinya muatan listrik HK. Coulomb Medan Listrik Kuat Medan Listrik Potensial Listrik Alat yg dapat menyimpan muatan listrik

Listrik Listrik Statis Listrik Dinamis Listrik Statis : muatan listrik yg berada dalam keadaan diam Muatan Listrik : +, - dan Netral Muatan listrik diusulkan pertama kali oleh :Benjamin Flanklin (1708- 1790) positif Negatif Suatu benda dikatakan bermuatan listrik (-)jika benda kelebihan elektron (e) Suatu benda dikatakan bermuatan listrik (+) jika benda kekurangan e Benda yg tidak bermuatan (Netral): benda yg jumlah muatan (+) dan (-)sama

Muatan listrik yg sejenis tolak menolak dan yg tidak sejenis tarik menarik F F F F + q +q -q +q Muatan Listrik : q = n.e Dimana: q= muatan benda (C) n= Bil bulat e = muatan elektron

 = r.B F bahan = 1 . F vakum r GAYA COULOMB DALAM BAHAN Bila medium muatan bukan vakum atau udara maka besar gaya coulomb antar muatan q1 dan q2 berkurang ( F bahan< F udara) Jika medium memiliki vermitivitas relatif r ( tetapan dielektrik) r Udara = 1. r Vakum = 1,0006  = r.B F bahan = 1 . F vakum r

Apa penyebab terjadinya muatan listrik…? Satuan muatan listrik: Coulomb 1 Coulomb : sejumlah muatan yg mengalir melalui suatu penampang kawat dalam satu sekon ketika arus satu ampere melalui kawat itu Gaya Listrik terjadi akibat adanya muatan listrik Yg menyelidiki hub antar muatan listrik antara dua bola yg bermuatan terhadap jarak antar keduanya: Charles Agustin de Coulomb thn 1785 dlm percnya dia menggunakan sebuah Neraca Puntir 1e = 1,6x 10 -19 C

Kemudian dikenal dengan HK Coulomb : Grafik F-r Grafik F-q Besar gaya tarik atau gaya tolak antar kedua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dgn kuadrat jarak antar kedua muatan F = Gaya Coulomb (N) q1,q2 = Muatan partkel (C) r = jarak antar kedua muatan (m) k = satuan konstanta pembanding= 1 = 4o 9x109 Nm2C-2 o = permitivitas ruang hampa = 8,85 x 10-12 C2N-1m-2 F = k.q1.q2 r2 F r

Persamaan ini mirip dgn HK Gravitasi Newton Perbandingan HK Gravitasi Newton dan HK Coulomb HK Newton Tentang Gravitasi HK Coulomb tentang muatan F dipengaruhi oleh massa F dipengaruhi oleh muatan F  m2 F  q2 F  1/r2 Adanya medan gravitasi yg mengelilingi massa Adanya medan listrik yang mengelilingi muatan F selalu menarik F dapat menarik atau menolak Konstanta pembandingnya : G = 6,6 x 10-11 Nm2kg-2 Konstanta Pembandingnya : k = 1 = 9 x 109 Nm2C-2 4o

Vektor –vektor gaya Coulomb yg bekerja pada muatan q2 : Resultan gaya coulomb pada sebuah muatan akibat pengaruh muatan-muatan lain F21 F23 q1 q2 q3 Vektor –vektor gaya Coulomb yg bekerja pada muatan q2 : Vektor Vektor gy Coulomb yg bekerja pd muatan q3 F31 F32 q1 q3 q2 - + + F2 = F21 + F23 - + - F3 = -F31 + F32

Jika muatan lebih dari 1 dapat ditulis : Beberapa muatan listrik yg tidak segaris : F12 F1 +q1  F13 +q2 -q3 F = F1 + F2 + F3 F1 =  F122 + F132 + 2F12.F13 cos 

2. Hitunglah besar gaya pada Q1 dan Q2 dari gambar dibawah ini Soal 1. Hitunglah besar gaya coulomb pada muatan –10 C dan 30 C pada gambar di bawah 10 cm –10 C 30 C 5 cm 5 C 2. Hitunglah besar gaya pada Q1 dan Q2 dari gambar dibawah ini Q1 5m Q2 7m Q3 4C - 5C 3C 3. Dua buah proton terpisah sejauh 3,5 x 10-14 m , Hitunglah : a. Besarnya gaya elektrostatis yang bekerja b. Berapa perbandingan antara gaya elektrostatis terhadap gaya berat sebuah proton jika massa proton 1,67 x 10 -27 kg

4. Tiga buah muatan Qa, Qb dan Qc masing-masing –2 nC, 4nC dan -5 nC diletakan pada titik-titik segi tiga sama sisi. Jika panjang segitiga tersebut sebesar 40 cm tentukan resultan gaya coulomb yang dialami Qb 5. Hitunglah besar gaya Coulomb pada muatan titik ,pada gambar dibawah ini Q1 -30C 10cm Q2 20 cm 20C

6. Dua partikel bermuatan masing-masing –2 C, 4C diletakkan berjajar pada jarak 2 cm. Sebuah titik partikel diletakan dititik P yang berjarak 0,5 cm disebelah kanan muatan - 2C dan 1,5 cm disebelah kiri muatan 4 C Hitung Kuat medan listrik dititik P P 0,5 cm 1,5 cm 7. Dua muatan masing-masing 4 C, dan - 8 C terpisah sejauh 8 cm , tentukan besar gaya coulomb yang dialami kedua muatan , Jika jarak kedua diperpendek menjadi 1/2nya , tentukan besar gaya coulomb yg dialami kedua muatan Tiga muatan yg masing-masing besarnya 12 nC terletak seperti pada berikut ini . Tentukan gaya coulomb yang dialami muatan yg ada di tengah 4 cm 3 cm

6. Dua partikel bermuatan masing-masing –2 C, 4C diletakkan berjajar pada jarak 2 cm. Sebuah titik partikel diletakan dititik P yang berjarak 0,5 cm disebelah kanan muatan - 2C dan 1,5 cm disebelah kiri muatan 4 C Hitung Kuat medan listrik dititik P P 0,5 cm 1,5 cm 7. Dua muatan masing-masing 4 C, dan - 8 C terpisah sejauh 8 cm , tentukan besar gaya coulomb yang dialami kedua muatan , Jika jarak kedua diperpendek menjadi 1/2nya , tentukan besar gaya coulomb yg dialami kedua muatan 8. Tiga muatan yg masing-masing besarnya 12 nC terletak seperti pada berikut ini . Tentukan gaya coulomb yang dialami muatan yg ada di tengah 4 cm 3 cm

9. Tiga muatan tersusun seperti gambar berikut 9. Tiga muatan tersusun seperti gambar berikut. Tentukan besar dan arah gaya coulomb yang dialami muatan q3 ( besar muatan q1=q2=q3 = 1,6 x 10-19C) + q2 q1 q3

MEDAN LISTRIK Medan listrik/ besar muatan listrik: ruang disekitar suatu muatan listrik sumber di mana muatan listrik lainnya dalam ruang ini akan mengalami gaya coulomb atau gaya listrik ( tarik atau tolak) Arah medan listrik menjauhi muatan + dan menuju muatan – KUAT MEDAN LISTRIK (E) Kuat medan listrik: besar gaya elektrostatik (Gaya Coulomb) atau gy listrik persatuan muatan titik

Dapat dirumuskan: Arah medan listrik menjauhi muatan + dan menuju muatan – Dimana: E = KML (N/C) q = muatan uji/ muatan listrik (C) F =Gy Coulomb/ gy listrik (N) r = jarak titik dari muatan listrik(m) E = F q E =kq r2

- + Medan listrik merupakan besaran vektor Garis medan listrik Kuat medan listrik pada muatan q tidak bergantung pada q tetapi hanya pada Q dan r Q r . q + -

Besarnya kuat medan listrik suatu ttk yg ditimbulkan oleh beberapa muatan segaris : q1 q2 q3 P q5 P E1 E5 E2 E3 E = E1 - E2 + E3 - E5 + - + +

Kuat Medan listrik oleh beberapa muatan yg tdk segaris: q1 E2 P  E q2 Besar kecilnya kuat medan listrik disuatu titik dinyatakan dengan kerapatan garis medan listrik + + Ep =  E12 + E22 + 2E1.E2 cos 

Exp 1. Tentukan berapa besarnya kuat medan Listrik dittk R seperti pada gambar 60 cm R 12μC 2. Muatan titik P dipengaruhi oleh empat buah muatan listrik berapakah besar Kuat medan listrik dittk P tersebut ..! 40cm 30cm 20cm 50cm 2μC 4μC 2μC P 8μC - + - + -

Exp 3. Tentukan berapa besarnya kuat medan Listrik dittk U seperti pada gambar ! 4μC 50 cm 2μC 50 cm U + -

Kerapatan garis medan listrik disuatu tempat disebut dengan : Fluks medan listrik Empat Hal tentang garis-garis medan listrik: Garis-garis medan lsitrik tidak pernah berpotongan Garis-garis medan listrik selalu menjauh muatan + dan mendekati muatan – Garis-garis medan listrik rapat merupakan tempat medan listrik kuat dan sebaliknya garis- garis medan listrik renggang tempat medan listrik lemah Jumlah garis gaya medan yang masuk atau keluar sebanding dengan besarnya muatan listrik

Pola garis medan listrik : Contoh soal : 1. Dua partikel bermuatan -2C dan 4C diletakan segaris pada jarak 2 cm. Sebuah titik partikel diletakan dittk P yg berjarak 0,5 cm disebelah kanan muatan -2C dan 1,5 cm disebelah kiri muatan 4C Hitunglah kuat medan listrik di ttk P + +

2. Tiga muatan tersusun seperti gambar 2. Tiga muatan tersusun seperti gambar . Jika AB=BC=10 m dan AC=16 m, tentukan kuat medan listrik di titik Dyang terletak di tengah-tengah AC 5C A 2C B C 4C 3. Dua buah muatan identik terpisah sejauh r mengalami gaya coulomb sebesar F. Jika kedua muatan masing- masing diperbesar menjadi dua kali semula dan jarak pisahnya diubah menjadi tiga kali semula, maka gaya coulomb yg dialami menjadi.. 4. Dua buah muatan masing-masing -3C dan -12C terpisah sejauh 60 cm. Jika titik 0 yg berada diantara kedua partikel memiliki medan listrik nol, maka jarak titik P dari muatan pertama …

FLUKS LISTRIK ()atau garis medan listrik Adalah :jumlah garis-garis medan listrik yg menembus tegak lurus suatu bidang Garis –garis gaya dari suatu medan listrik yg menembus bidang tegak lurus E A Dimana: A = Luas permukaan yg dilalui medan listrik (m2) E = Medan Listrik (N/C)  = Fluks Listrik(Weber) atau Nm2/C2  = Sudut yg dibentuk antara E dan vektor normal luasan  = E.A

Garis-garis gaya dari suatu medan listrik yg menembus bidang tidak tegak lurus garis normal (N) E  Dapat Dirumuskan :  = E.A cos 

E = Q 0 HUKUM GAUSS Dapat dirumuskan: E. A cos  = Q 0 Salah satu Hk. dasar tentang medan listrik ditemukan oleh Karl Friedrich gauss (1777-1855) HK. Gauss : menyatakan bahwa jumlah garis-garis medan listrik (fluks listrik) yg melalui sebuah permukaan tertutup sama dgn jumlah aljabar muatan-muatan listrik yang dilingkupi permukaan tertutup itu dibagi dengan permitivitas udara o Dapat dirumuskan: E.A = Q 0 E = Q 0 E. A cos  = Q 0

Dimana:  = fluk listrik (Nm2/C) 0 = Permitivitas ruang hampa (8,85 Dimana:  = fluk listrik (Nm2/C) 0 = Permitivitas ruang hampa (8,85.10-12 C2/m2) Q = Muatan total didalam permukan (C) E = Medan listrik (N/C) A = Luas permukaan yg dilewati garis medan listrik (m2)

Kuat Medan listrik didalam dan diluar bola berongga Untuk permukaan gauss dgn jari-jari r >R vektor medan listriknya tegak lurus terhadap permukaan dan besarnya selalu konstan fluks yg melewati permukaan ini adalah: =E.A =E.4r2 B A q = E.4r2 0 q = E 4r2 0 ttk B berada pd kulit bola berongga k.q = E ttk C berada didlm bola berongga r2 ttk A berada diluar bola berongga C

Muatan didalam bola konduktor berongga (rc<rB) karena didalam konduktor q =0 maka didalam bola E = 0 Diluar bola dan dipermukaan bola berongga kuat medan listriknya Grafik Hub E-r sebuah bola konduktor berongga E E = kq r2 r r = R E = k .q r2

Kuat medan listrik antara pelat sejajar - Muatan listrik pd kedua plat tersebar merata pd seluruh permukaan - Medan listrik antara kedua plat digambarkan dgn grs-grs medan listrik yg sejajar dan tegak lurus bid. Permukaan Atau + - E = q A.o E =  o

ENERGI POTENSIAL LISTRIK DAN POTENSIAL LISTRIK Dimana:  = (Baca: Sikma) rapat muatan (C/m2) E = Kuat Medan listrik (N/C) o = permitifitas listrik udara atau ruang hampa  = q/A ENERGI POTENSIAL LISTRIK DAN POTENSIAL LISTRIK Energi potensial listrik persatuan muatan uji positif (q’) disebut potensial listrik (V) . Besarnya potensial listrik pada sebuah titik sejauh r dari muatan sumber adalah: Merupakan besaran skalar Satuannya Joule V = Ep q’ Ep = k.q.q’ r V = k.q r

V = Ep q V = kq (1 – 1) r2 r1 BEDA POTENSIAL LISTRIK Dimana: V : Potensial listrik pada jarak r dari muatan sumber (Volt) Q : Muatan Sumber ( Coulomb) r : Jarak suatu titik kemuatan sumber (m) K : Konstanta ( 9x109 Nm2/C) BEDA POTENSIAL LISTRIK - Adalah :perubahan energi potensial persatuan muatan ketika sebuah muatan uji dipindahkan diantara dua titik V = Ep q V = kq (1 – 1) r2 r1

V = k (q1 + q2 +…..) r1 r2 POTENSIAL LISTRIK OLEH BEBERAPA MUATAN Potensila listrik merupakan besaran skalar Yg harus diperhatikan penjumlahan dilakukan dengan memperhatikan tanda muatan listrik (positif + atau negatif _) HUKUM KEKEKALAN ENERGI MEKANIK DALAM MEDAN LISTRIK Em = Ep + Ek = Konstan Ep1 + Ek1 = Ep2 + Ek2 V = k (q1 + q2 +…..) r1 r2 Ek = 1/2mv2 Ep = q.V

Sehingga akan diproleh: q.V1 + 1/2mv12 = q.V2 + 1/2mv22 Dimana: Q = Muatan (C) V1,V2 = Beda Potensial listrik ( Volt) m = Massa Partikel (kg) V1.v2 = kecepatan partikel (m/s)

HUBUNGAN POTENSIL LISTRIK DAN MEDAN LISTRIK PADA KEPING SEJAJAR d - Usaha dari keping A ke B WAB = F’.d = q.E.d …(1) E - Besar Usaha tsbt seban q ding dgn beda potensial F’ F antara kedua keping dan muatan yg dipindahkan B A WAB =q.VAB ….(2) + - E = VAB d

KAPASITOR (C) Disebut juga kondensator Simbol dalam rangkaian Kegunaan kapasitor dalam berbagai rangkaian listrik: 1. Mencegah loncatan bunga api listrik pd rangkaian yg mengandung kumparan,jika tiba- tiba arus listrik diputuskan dan dinyalakan 2. Menyimpan muatan atau energi listrik 3. Memilih panjang gelombang pada rasio penerima 4. Sebagai filter dalam catu daya ( power supplay)

Berdasarkan bentuknya kapasitor dapat dibedakan : Kapasitor bola sepusat Kapasitor silinders Kapasitor keping sejajar

Jenis-jenis kapasitor 1. Kapasitor mika atau keramik 2. Kapasitor elektrolit

Fungsi kapasitor adalah sebagai berikut : 1.Sebagai filter (penyaring) dalam rangkaian Power Supply, 2.Sebagai Pembangkit frekuensi dalam rangkaian antena ataupun dalam rangkaian lainnya, 3.Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain, 4.Menghilangkan Loncatan api (bouncing) bila saklar dari beban di pasang. 5.Menghemat daya listrik,dll Tipe Kapasitor : 1. Kapasitor Electrostatic 2. Kapasitor Electrolytic 3. Kapasitor Electrochemical

Pada Keping sejajar nilai kapasitas kapasitor: Atau C = q V Besarnya Kapasitor : Pada Keping sejajar nilai kapasitas kapasitor: Atau C = q V Dimana: C = Kapasitas kapasitor (farad F ) Q = Muatan (C) V = Beda potensial (Volt) C = .A d C = o. r.A d

0 = Permitifitas ruang hampa Dimana : Kapasitas kapasitor bola: C= q = q = R = 4o.R V k.q/R k Dimana: R = Jari-jari bola C = Kapasitas kapasitor d = jarak antar pelat (m) A = Luas penampang plat (m2) 0 = Permitifitas ruang hampa (8,85 x 10-12 C/Nm2)  = Permitivitas bahan penyekat r =permitivas bahan penyekat C = 4o.R

Rangkaian kapasitor SERI PARALEL GAB.SERI-PARALE Q1 =Q2= .. Q1= C1.V, Q2 =C2.V VAB = V = V1 +V2 V1 =V2 = V Kapasitas pengganti 1 = 1 + 1 C C1 C2 C = C1 + C2

Energi yang tersimpan dalam kapasitor V = Q/C W = 1 Q.V 2 W = 1 Q2 2 C W = 1 C.V2 2

Soal : Tiga buah kapasitor C1, C2 dan C3 dengan kapasitas masing-masing 2μF, 3μF dan 6μF disusun seri kemudian diberi muatan hingga kapasitor C2 mempunyai tegangan 4 Volt , berapa muatan pada C3...? Energi yang tersimpan pada suatu kapasitor keping sejajar 8 x 10-6 Joule Jika kapasitas kapasitor 0,04μF, beda potensial antara kedua keping adalah...