MEDAN LISTRIK

Medan Listrik Adalah suatu daerah/ruang di sekitar muatan listrik yang masih dipengaruhi oleh gaya listrik. Medan listrik digambarkan dengan garis gaya listrik yang arahnya keluar (menjauhi) muatan positif dan masuk (mendekati) muatan negatif.

Garis-garis gaya + - E

Kuat medan listrik adalah besarnya gaya Coulomb untuk tiap satu satuan muatan. Secara sistematis : dengan : E = kuat medan listrik (N/C) F = gaya Coulomb (N) q = muatan uji (C)

Latihan! Hitung kuat medan listrik pada jarak 1 cm dari sebuah muatan positif 10-6 Coulomb !

Latihan! Sebuah muatan uji +3,0.10-5 C diletakkan dalam suatu medan listrik. Gaya yang bekerja pada muatan uji tersebut adalah 0,45 N pada sudut 20˚ terhadap sumbu x positif. Besar kuat medan listrik pada muatan uji tersebut adalah…

Kuat Medan Listrik oleh Muatan Listrik Besar gaya Coulomb antara muatan sumber Q dan muatan uji q adalah : …..(*) Kuat medan listriknya adalah : Substitusikan pers.(*), maka kuat medan listriknya: dengan : E = besar kuat medan listrik (N/C) Q = muatan sumber (C) r = jarak muatan uji terhadap muatan sumber (m)

Latihan! Dua buah titik bermuatan masing-masing +q1 dan +q2 berjarak 4 meter satu sama lain. Perbandingan antara q1 dan q2 agar kuat medan listriknya nol pada titik yang berjarak 1 meter dari q1 adalah…

Kuat Medan Listrik oleh Beberapa Muatan Resultan Medan Listrik yang Segaris E2 Q1 E1 Q2 r1 B r2 Titik B berada di antara muatan Q1 dan Q2 yang terletak satu garis. E1 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q1 yang ditentukan dengan rumus : E2 adalah kuat medan listrik karena pengaruh muatan Q2 yang ditentukan dengan rumus : + -

Besar kuat medan listrik di B adalah resultan vektor E1 dan E2 yang ditentukan dengan rumus : EB = E1 + E2 = +

Resultan Medan Listrik yang tak Segaris EA A E1 r1 r2 Q1 Q2 Titik A berada dalam pengaruh medan listrik dari muatan Q1 dan Q2. Besar kuat medan listrik di A adalah resultan vektor E1 dan E2 yang ditentukan dengan rumus : EA = √ E12 + E22 + 2E1E2 cos θ dengan θ adalah sudut apit E1 dan E2. - +

Latihan! Titik P berada di antara muatan Q1 = -5.10-6C dan Q2 = +2.10-6C yang berjarak 1 meter. Jika jarak P ke muatan Q1 adalah 60 cm. Hitunglah : a. kuat medan listrik di titik P b. gaya yang bekerja pada muatan -4.10-6C yang diletakkan di P!

R Kuat Medan Listrik oleh Bola Konduktor Bermuatan Jika sebuah bola konduktor dengan jari-jari R diberi muatan listrik, maka muatan listrik itu akan tersebar merata pada permukaan bola. r R = jari-jari bola konduktor r = jarak suatu titik ke pusat konduktor Kuat Medan Listrik 1. Untuk r < R (di dalam bola), E = 0 2. Untuk r = R (di permukaan bola) 3. Untuk r > R (di luar bola) R

Latihan! Sebuah bola konduktor dengan diameter 12 cm, diberi muatan sebesar -50 μC. Kuat medan listrik pada jarak 6 cm dari pusat bola adalah…

Kuat Medan Listrik pada Konduktor Dua Keping Sejajar E Rapat muatan : A A +Q -Q E = kuat medan listrik karena dua keping sejajar (N/C) A = luas penampang masing-masing keping (m2) Besar kuat medan listrik : (udara) (bukan udara) + -

Latihan! Sebuah konduktor dua keping sejajar yang tiap kepingnya berbentuk persegi panjang (panjang = 5 cm, lebar = 4 cm) diberi muatan keping q = 1,77 μC yang berlawanan jenis. Hitung : (a). rapat muatan listrik masing-masing keping. (b). besar kuat medan listrik dalam ruang di antara kedua keping

Hukum Gauss Jika terdapat garis-garis gaya dari suatu medan listrik homogen yang menembus tegak lurus bidang seluas A, maka fluk listrik (Φ) yang melalui bidang tersebut sama dengan : Φ = E . A Persamaan fluk listrik untuk medan listrik yang menembus bidang tidak secara tegak lurus. Φ = E . A. cos θ dengan : Φ = fluk listrik (Weber) = jumlah garis medan listrik yang menembus bidang E = kuat medan listrik (N/C) A = luas bidang yang ditembus medan listrik θ = sudut antara E dan garis normal bidang

Hukum Gauss berbunyi : Secara matematis, hukum Gauss dinyatakan dengan rumus : Φ = E . A cos θ = Q / εo dengan : Q = muatan yang dilingkupi permukaan tertutup ε0 = permitivitas udara “Jumlah garis gaya dari suatu medan listrik yang menembus suatu permukaan tertutup sebanding dengan jumlah muatan listrik yang dilingkupi oleh permukaan tertutup itu.”

Latihan! Terdapat persegi panjang yang panjangnya 30 cm dan lebarnya 20 cm. Bila kuat medan listrik homogen sebesar 200 N/C dan arahnya searah dengan bidang, maka jumlah garis medan listrik yang menembus bidang pesegi panjang tersebut adalah… Sama seperti soal di atas, kuat medan listrik homogen sebesar 200 N/C dan arahnya membentuk sudut 30˚ terhadap bidang adalah…

Medan Listrik Gaya Coulomb di sekitar suatu muatan listrik akan membentuk medan listrik. Dalam membahas medan listrik, digunakan pengertian kuat medan. Untuk medan gaya Coulomb, kuat medan listrik adalah vektor gaya Coulomb yang bekerja pada satu satuan muatan yang kita letakkan pada suatu titik dalam medan gaya ini dinyatakan dengan

Muatan yang menghasilkan medan listrik disebut muatan sumber. Misalkan muatan sumber berupa muatan titik q. Kuat medan listrik yang dinyatakan dengan pada suatu vektor posisi terhadap muatan sumber tsb, adalah medan pada satu satuan muatan uji. Bila kita gunakan muatan uji sebesar q’ 0 pada vektor posisi relatif terhadap muatan sumber, kuat medan harus sama dengan dimana adalah vektor satuan arah radial keluar.

Muatan sumber q berupa muatan titik seharga q dan terletak pada posisi Muatan sumber q berupa muatan titik seharga q dan terletak pada posisi . Titik P berada pada posisi , sehingga posisi relatif P terhadap muatan sumber adalah . Vektor satuan arah SP haruslah sama dengan . Jadi kuat medan listrik pada titik oleh muatan titik q pada , harus sama dengan y q S P x

2.3 Medan Listrik oleh Distribusi Muatan Titik Misalkan muatan sumber terdiri atas 3 muatan titik q1, q2 dan q3. Gaya resultan pada muatan uji q‘ pada titik P adalah superposisi gaya pada q’ oleh masing-masing muatan sumber. Bila kuat medan pada titik P (vektor posisi ) oleh q1 saja adalah , dan kuat medan oleh q2 saja adalah , dan oleh q3 saja adalah , kuat medan resultan pada titik P adalah

Perhatikan, jumlahan pada persamaan di atas adalah jumlahan vektor. Bila ada N buah muatan titik sebagai sumber, dengan muatan sumber qi ada pada vektor , medan resultan pada vektor posisi adalah Perhatikan, jumlahan pada persamaan di atas adalah jumlahan vektor.

2.4 Medan Listrik oleh Distribusi Muatan Kontinu Jika distribusi muatan tersebut adalah kontinu, maka medan yang ditimbulkannya di setiap titik P dapat dihitung dengan membagi elemen2 yang sangat kecil dq. Medan yang ditimbulkan oleh setiap elemen akan dihitung, dengan memperlakukan elemen2 tsb sebagai muatan titik. diberikan oleh Dimana r adalah jarak dari elemen muatan dq ke titik P. medan resultan kemudian dicari dari prinsip superposisi dengan menjumlahkan kontribusi2 medan yang ditimbulkan oleh semua elemen muatan, atau