Muatan & Materi

Muatan Listrik Muatan Listrik terdiri atas : Elektron yang membawa muatan negatif. Proton yang membawa muatan positif. Muatan Listrik dari suatu benda ditentukan oleh jumlah proton dan elektronnya. Bila benda kelebihan elektron (Σ elektron > Σ proton), maka benda bermuatan negatif. Bila benda kekurangan elektron (Σ elektron < Σ proton), maka benda bermuatan positif. Bila Σ elektron = Σ proton, maka benda bermuatan netral. Muatan 1 elektron = -1,6x10-19 coulomb Muatan 1 proton = +1,6x10-19 coulomb

Sifat Muatan Listrik Muatan sejenis akan tolak-menolak. Muatan tidak sejenis akan tarik-menarik. + + - - + - Gaya Coulomb yang dialami oleh sebuah muatan yang dipengaruhi muatan-muatan lain dilukiskan sbb : q1 q2 q q3 F3 F2 F1 Besar gaya Coulomb pada muatan q adalah: F = F1 + F2 + F3 Besar gaya Coulomb F adalah jumlah gaya-gaya Coulomb yang berasal dari masing-masing muatan secara vektor. + + + +

Hk.Coulomb yang dinyatakan oleh Charles Augustin de Coulomb (1786) adalah sbb : dengan : F = gaya Coulomb (Newton) q = muatan listrik (Coulomb) r = jarak kedua muatan (meter) εo = permitivitas listrik dalam ruang hampa/udara K = konstanta = 1/4πεo = 9X109 N.m2/C2 “Gaya tarik atau gaya tolak antara dua muatan listrik sebanding dengan muatan-muatannya dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak antara kedua muatan.”

Ayu Mariagustriani, S.Si Sebuah benda titik bermuatan q1 berada pada vektor posisi , dan benda bermuatan q2 ada pada vektor posisi . Vektor posisi q1 relatif terhadap q2 adalah Vektor satuan pada arah dituliskan Secara kuantitatif gaya pada q1 yang disebabkan oleh q2 dapat dituliskan sbb : q1 x q2 y Ayu Mariagustriani, S.Si

Gaya oleh beberapa buah muatan Gb. (a)Vektor posisi qi,q2,q3 dan q4 (b)Posisi relatif q1 terhadap q2,q3 dan q4 Bila q1, q2, q3 dan q4 terpasang kuat pada posisi masing-masing, gaya resultan yang bekerja pada q1 oleh karena q2, q3 dan q4 adalah gaya antara q1 dan q2, gaya antara q1 dan q3, dsb. Jadi gaya pada q1 oleh beberapa muatan adalah superposisi gaya interaksi antara q1 dengan masing-masing muatan. q2 q1 q3 q4

Konduktor dan Isolator Bahan-bahan perak, tembaga, dan aluminium yang dapat dialiri arus listrik atau mudah menghantarkan arus listrik disebut konduktor listrik Bahan-bahan karet dan plastik yang tidak dapat dialiri arus listrik atau sukar menghantarkan arus listrik disebut isolator listrik Beberapa bahan, seperti germanium dan silikon dapat bertingkah laku kadang-kadang sebagai konduktor dan kadang-kadang sebagai isolator. Bahan-bahan seperti ini disebut semikonduktor.

CONTOH 1 Tentukan besar gaya listrik pada elektron dalam atom hydrogen yang diberikan oleh satu proton (Q2 = +e) yang merupakan intinya. Anggap elektron mengorbit proton pada jarak rata-rata r =0,53x10-10 m dan muatannya = 1,6X10-19 C.

CONTOH 2 Tiga buah muatan A, B dan C tersusun seperti gambar berikut!               Jika QA = + 1 μC, QB = − 2 μC ,QC = + 4 μC dan k = 9 x 109 N m2 C− 2  tentukan besar dan arah gaya Coulomb pada muatan B !